4J29材料密度

4J29

随着空间对地观测、深空探测对高分辨率探测精度等要求的不断提高，光电系统采用低温环境工作是有效途径，这给系统的集成提出了更高的要求。在低温集成系统的优化设计中，计算机仿真需要精确的材料热物性、机械性能等数据。但随着新材料的研发及应用，实际应用的新型材料在低温区数据缺乏。4J29可伐合金( 又称 Kovar 合金) 具有特殊的膨胀特性，其与硅硼硬玻璃材料在加热及冷却过程中具有相近的膨胀系数和热胀冷缩速率，因此能够实现与玻璃的牢固匹配封接，可用于真空密封，是目前航天红外低温光电系统中的常用材料。同时，4J29 可伐合金在液氮温区以上具有良好的低温组织稳定性，并且具有优异的加工、焊接及电镀性能，是航天低温系统应用中电连接器的常用材料。

Scott 于 20 世纪 30 年代研究出 4J29 可伐合金。4J29 可伐合金的膨胀系数与硅硼硬玻璃较为接近，硅硼硬玻璃能够很好地浸润 4J29 合金表面的氧化膜，这可以保证封装器件的密封性。该合金的出现很快取代了难熔金属钨、钼等，并被广泛用于飞机、航天器上的真空仪表器件的密封结构材料。硬玻璃作为半导体晶体管封装的材料，其大量使用使 4J29 合金被广泛应用于晶体管、集成电路等器件制造业。

4J29（执行标准GB/T 15018-1994 YB/T 5231-1993）

4J29化学成分

合金

%

磷

硫

镍

碳

锰

硅

铬

钼

铜

钴

铁

4J29

小

28.5

16.8

余

大

0.020

0.020

29.5

0.03

0.50

0.30

0.20

0.20

0.20

17.8

量

精密合金4J29热物性能

4J29 可伐合金在低温区与常温区具有不同的热物性，其热物性的改变对系统设计具有一定的影响，这一点已引起了研究人员的重视。本文用“稳态纵向热流法”测试了 4J29 可伐合金在 77—300 K 温区的热导率值，用“稳态法”测试了 4J29 可伐合金在77—300 K 温区的比热容，用弹性模量试验机测试了77—300 K 温区的弹性模量系数，得到了 4J29 可伐合金在液氮至室温区工程需要的热物性参数及机械性能参数。热物性测试表明，4J29 可伐合金的比热容和热导率随温度的降低而降低，77 K 温区测量值均比常温区测量值小3 倍以上。力学弹性模量测试中，弹性模量值随温度的降低变化不大，大小趋势出现随机性。通过利用 TC4 钛合金作标准参考材料对比及误差分析，证明测量误差在可接受范围以内，可以作为工程系统应用设计者的引用参考数据。