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摘 要

行波管具有放大的功能，主要是依靠接连改变电子注在管内流动的速率来实现的。行波管具有相当多优异的性能，比如：作用的时间比较长、增益的效果明显、工作的功率大、没有谐振腔的产生、工作的频带比较宽，所以经常被应用在雷达扫描、通信工程和电子对战等重要领域。目前应用最多的行波管就是耦合腔行波管，因为本身有一种慢波结构，所以它比较容易产生例如高次模式振荡，自激振荡和边带振荡这三种有害的振荡。为了可以获得预先想达到的高频参数，我们可以在慢线区域内放一种能够吸收或者减少这三种振荡的衰减材料。微波衰减材料可以实现这一功能，它可以把电磁能变成热能等各种形式进行消耗。为了解决有害振荡的产生，研究微波衰减材料是刻不容缓的。

主要介绍了微波衰减材料几种不同得类型和当前的研究情况，通过热压烧结的工艺方法制备一些SiC基复相材料。从体积密度和气孔率测试、XRD物相分析、SEM显微结构分析、热扩散系数测试这四个方面，分别研究了不同的烧结温度以及不同助剂和原料的配比对SiC基陶瓷致密性和导热性的影响。

使用Y₂O_3、BaO和MgO作为实验的烧结助剂，通过热压烧结的工艺方法，在氩气条件下制备了一些SiC-AIN基复相陶瓷，其中碳化硅的含量高达80wt%。然后通过改变Y₂O_3、BaO和MgO助剂和氮化铝的配料比例，获得合适的助剂含量在8-12wt%之间。通过调整不同的烧结温度，我们会发现当烧结温度逐渐升高的时候，SiC-AIN基复相材料的致密性和导热性能也会变得越好。

关键词：微波衰减 热压烧结 SiC AIN

Effect of Y₂O₃-BaO-MgO on densification and thermal conductivity of SiC based composite materials

Abstract

The traveling wave tube has the function of amplification, which mainly depends on the speed of the continuous change of the electron beam in the tube. Traveling wave tube has many excellent properties, such as long time, high gain, high power, no resonant cavity, frequency band width, so it is often used in radar, electronic countermeasure, communication and other fields.Coupled cavity traveling wave tube is the most used high power microwave device, because of its own slow wave structure, it is easy to produce three kinds of harmful oscillations: higher mode oscillation, self oscillation and side band oscillation. In order to obtain a predetermined high frequency parameter, we can take a damping material that can absorb or reduce these three kinds of oscillations in the slow line region.The microwave attenuation material can convert electromagnetic energy into heat energy or other forms of energy.Therefore, it is of significance to study the microwave attenuation materials which can eliminate all kinds of oscillations. This paper mainly introduces several types of microwave attenuation materials and the current research situation.SiC based composite materials were prepared by hot pressing sintering process.From the bulk density and porosity rate test, XRD analysis, SEM analysis, thermal diffusion coefficient to study the effects of different sintering temperature and the ratio of different additives and raw materials testing of SiC multiphase material density and thermal conductivity of the influence. Y₂O₃, BaO and MgO are used as sintering additives in the experiment.A series of SiC-AIN matrix composites are prepared by hot pressing sintering under argon atmosphere.SiC content 80wt%. By adjusting the different sintering temperature,we will find that the higher temperature, the better the density and thermal conductivity.

Keywords:microwave attenuation hot press sintering SiC AIN

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 行波管 1

1.2.1 行波管简介 1

1.3 微波衰减材料 2

1.3.1 微波衰减材料简介 2

1.3.2 微波衰减材料的基本参数 3

1.4 SiC基微波衰减材料的烧结方法 4

1.4.1 液相烧结 4

1.4.2 固相烧结 5

1.4.3 热等静压烧结 5

1.4.4 反应烧结 5

1.4.5 放电等离子烧结 5

1.5 SiC基复相陶瓷各组分性能 6

1.5.1 AlN的基本性质 6

1.5.2 SiC的基本性质 7

1.6 本课题研究的目的 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验原料 8

2.2 实验配方 8

2.3 实验原理 9

2.3.1 烧结性能测试 9

2.3.2 物相和显微结构分析 9

2.3.3 导热性能测试 10

2.4 实验工艺与仪器设备 12

2.4.1 实验工艺 12

2.4.2 实验设备 13

2.5 实验样品性能测试 13

第三章 实验结果与分析 14

3.1 不同温度烧结AlN-SiC复相陶瓷的性能测试 14

3.1.1 气孔率、体积密度的测试结果与讨论 14

3.1.2 XRD测试结果与讨论.........................................................................14

3.1.3 SEM测试结果与讨论 15

3.1.4 导热性测试结果与讨论 16

3.2 不同助剂含量AlN-SiC复相陶瓷的性能测试 16

3.2.1 气孔率、体积密度的测试结果与讨论 16

3.2.2 XRD测试结果与讨论 17

3.2.3 SEM测试结果与讨论 17

3.2.4 导热性测试结果与讨论 18

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 22

致谢 25

第一章 绪论

1.1 引言

行波管具有相当多优异的性能，比如：作用的时间比较长、增益的效果明显、工作的功率大、没有谐振腔的产生、工作的频带比较宽，所以经常被应用在雷达扫描、通信工程和电子对战等重要领域^[1]。目前应用最多的微波放大器就是耦合腔行波管，由于它本身拥有一种慢波结构，所以会比较容易产生有害的振荡：高次模式振荡，自激振荡和边带振荡^[2]。为了可以获得预先想要的高频参数，我们可以在慢线区域放一种能够吸收或者减少这三种有害振荡的微波衰减材料。

微波衰减材料的主要功能就是可以把电磁能转化为热能等各种形式的能量进行消耗。微波衰减材料有磁衰减型和电衰减型衰减材料两类，磁衰减型衰减材料是把磁能转换为热能或者其他形式能量消耗掉；而电衰型衰减材料是把电能转换为热能或者其他形式能量消耗掉。由于功率比较大的行波管在其工作的时候对所在环境的真空度有很比较高的要求，所以也就会对衰减材料的性能有相关不同的要求。衰减材料在高温条件下不但稳定性要好，而且导热性能也要足够的优异，所以衰减材料大多是一些金属材料或者陶瓷材料，并且这些材料的致密性都是很高的^[3]。由于抑制不同的振荡需要不同的方法，所以采取与之相对应的衰减模式会有所作用。最常用的两种模式就是谐振损耗法和谐振损耗法^[4] 。

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