徐太栋，陈 杨，李润林

(中国船舶集团有限公司第八研究院，南京 211153)

0 引 言

目前，相控阵雷达为了解决高热流密度散热问题普遍采用强迫液冷方式进行散热。随着氮化镓类高热流密度半导体器件的广泛应用，核心器件热流密度普遍达到了10～100 W/cm2，对强迫液冷进行优化的需求日益明显。强迫液冷的优化主要集中在降低对流换热热阻方面，长期以来主要是通过增加对流换热面积、加强扰动(破坏边界层)以提高对流换热系数等方面，而对于冷却介质导热率强化的研究相对较少。本文提出采用常温下为液态的镓基液态金属作为相控阵雷达冷却介质，其导热率为常规冷却液(如65号航空冷却液)的数十倍，能够大幅度降低对流换热热阻。但是，镓基液态金属与常见相控阵雷达结构材料的相容性研究目前较少。本文针对镓基液态金属与常见金属材料设计了相容性研究试验，以给出相控阵雷达液态金属冷却系统设计的选材与表面处理方法。

1 物理性质

纯镓有着银白色的金属光泽，目前广泛应用于各种化合物中。相控阵雷达中的砷化镓或氮化镓均以该金属为原材料。标准大气压下，纯镓的熔点仅有29.8 ℃。目前，在散热领域，进一步降低镓基物质的熔点一般是通过将镓与其他金属形成合金来实现的，一般是镓、铟、锡、锌等元素的几种组合合金。文献中最为常见的镓基低熔点合金如Galinstan合金(Ga66In20.5Sn13.5)，其物性参数如表1所示。

表1 Galinstan合金物性参数

Galinstan是一种银色合金，无味、不可燃、不易爆、不自燃且没有助燃性，在水及有机溶剂中均不可溶。……