行波管陰極和慢波結(jié)構(gòu)的電子顯微研究及案例庫.pdf

1、行波管在高頻率、寬頻帶、功率大等方面具有一定優(yōu)勢,在軍用衛(wèi)星和干擾機(jī)等雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)揮重大作用。自制與國外行波管相比,在性能上差距較小,但在質(zhì)量和可靠性方面差距較大。為了提高自制行波管質(zhì)量和可靠性,本工作通過掃描電子顯微鏡對行波管及材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行形貌分析結(jié)合能譜儀對材料進(jìn)行成分分析,開展了對行波管陰極發(fā)射性能變差分析研究、慢波結(jié)構(gòu)散熱性能下降和管殼漏氣原因分析等工作,主要工作內(nèi)容如下。
　　(1)微觀分析技術(shù)在行波管及材料研究中

2、的應(yīng)用。微觀分析技術(shù)在選擇合適原材料方面的應(yīng)用,列舉了通過掃描電子顯微鏡對鎢粉進(jìn)行形貌分析;在研究最佳工藝方面,列舉了通過采用微觀手段檢測從鉬酸銨到鉬粉的工藝過程中不同階段的形貌圖,以便指導(dǎo)鉬粉的生產(chǎn)工藝;在失效分析方面,列舉陰極筒在裝配中脫落產(chǎn)生的原因。
　　(2)行波管陰極材料分析研究。針對陰極發(fā)射性能降低問題,通過對陰極表面及體內(nèi)不同微區(qū)的發(fā)射物質(zhì)進(jìn)行微觀對比分析,分析結(jié)果表明,鎢海綿體受熱不均勻,發(fā)射物質(zhì)過度析出在表面,而

3、導(dǎo)致陰極的電流發(fā)射性能下降。針對陰極鉬支撐筒開裂和變形現(xiàn)象,通過對比分析不同結(jié)構(gòu)和不同焊接工藝的陰極,找出來鉬支撐筒開裂的原因為焊接處鉬金屬的晶界被弱化所致;鉬支撐筒變形的原因為焊縫附近的鎢鉬產(chǎn)生在焊接過程中產(chǎn)生的拉力引起鉬筒變形。采用掃描電鏡對鎢海綿體進(jìn)行微觀質(zhì)量評價,及對比國內(nèi)外覆膜陰極,從結(jié)構(gòu)、發(fā)射面、覆膜厚度和發(fā)射物含量各方面采用微觀分析手段進(jìn)行對比分析,對自制覆膜陰極質(zhì)量進(jìn)行評價。
　　(3)行波管用慢波結(jié)構(gòu)及材料的顯微

4、分析研究。針對鉬螺旋形鍍層脫落現(xiàn)象,對比分析正常和脫落區(qū)域的鉬螺旋形,找出鍍層脫落的原因為噴砂過后的殘留物粘接在鉬表面,導(dǎo)致后續(xù)鍍鎳和鍍銅失敗。針對慢波結(jié)構(gòu)散熱性能下降問題,對加載條進(jìn)行微觀分析,找到散熱性能下降的原因是慢波系統(tǒng)工作溫度過高使鎢-銅合金導(dǎo)熱性能下降,慢波系統(tǒng)溫度升高所致。針對衰減器表面存在的斑點問題,對正常和斑點區(qū)域進(jìn)行對比分析,找出了原因為工藝工程中鈣等雜質(zhì)的引入導(dǎo)致。最后,針對慢波結(jié)構(gòu)鎳銅合金管殼漏氣問題,運用掃面電

5、子顯微鏡和能譜儀對管殼進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)和成分分析。結(jié)果表明,燒氫工序中引入的氧與鎳銅合金中雜錳元素發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)物弱化了晶界內(nèi)聚力,使合金在晶界處容易出現(xiàn)開裂,導(dǎo)致鎳銅合金管殼漏氣。
　　(4)微觀分析案例庫。針對本課題組在長期的行波管及材料的研制和微觀分析測試工作中,積累了大量分析研究案例,為了使這些資料的有效存儲和合理利用問題,開發(fā)了微觀分析案例庫,并將典型案例從材料、工藝、質(zhì)量、失效、分析測試方法和其它等方面進(jìn)行分類整理后添加入