氮化鋁-金屬復相微波衰減材料的研究.pdf

1、微波電子管是當代國防裝備和國民經(jīng)濟各個部門都在廣泛使用的一類重要的電子器件之一。為了使微波電子管能在特定要求的參數(shù)下正常工作，衰減材料是一種不可缺少的關鍵材料。它能抑制微波管內(nèi)非設計模式的電磁波，防止自激震蕩，增加諧振腔的工作帶寬，而且能提高終端電磁匹配性能，使微波管穩(wěn)定可靠地工作。因此，研究微波管用微波衰減材料意義重大。
　　 本文綜述了微波衰減復相材料的物理性能要求與研究進展，微波衰減材料的參數(shù)以及微波衰減機理，結合材料設計

2、思想，對微波衰減材料進行了組成設計、工藝路線的設計以及配方設計，采用熱壓燒結工藝，系統(tǒng)地研究了AlN/W和AlN/Ni兩個復相系統(tǒng)的制備、微波衰減性能、導熱性能以及介電性能。
　　 在AlN/W復相材料系統(tǒng)中，采用熱壓燒結工藝、高溫、氮氣氛下制備一系列W含量的AlN/W復相材料。通過調(diào)節(jié)衰減劑含量、控制熱壓燒結溫度，結合XRD相分析、Archimede測試、SEM顯微結構分析、矢量網(wǎng)絡分析儀以及導熱率和介電性能的測試，系統(tǒng)的研究

3、了微波衰減劑W含量以及熱壓燒結工藝對AlN/W復相材料燒結性能、微波衰減性能、導熱性能和介電性能的影響。結果表明，衰減劑W的含量以及燒結溫度都是影響AlN/W復相材料性能的關鍵因素。在1800℃時，隨著W含量從0～50wt％增加，相對密度從99.0％降至93.1％，致密性變差；1850℃時隨著W含量從0～50wt％增加，相對密度從99.9％降至97.0％，致密性變差。在1750～1900℃燒結溫度范圍內(nèi)，隨著燒結溫度的提高，相對密度從9

4、6.9％升至98.9％，致密性增強。在AlN/W復相衰減材料表層有少量的新相四方W2C和三方W2B生成，在復相材料的內(nèi)部，相組成為六方AlN和立方W。1800℃時，W含量10～30wt％，表現(xiàn)多點選頻衰減特性，衰減量最大為2.3dB；W含量40～50wt％時，衰減性能表現(xiàn)出較好的寬頻衰減特性。1850℃時，W含量10～40wt％，表現(xiàn)多點選頻衰減特性；W含量50wt％時，呈寬頻衰減趨勢。隨著溫度的升高，衰減量逐漸增大，且諧振峰有向低頻移

5、動的趨勢。1800℃時，AlN/W復相衰減材料的熱導率隨著衰減劑W含量的增加而降低，W含量為50wt％時，熱導率達到79.5W·m-1·K-1；1850℃時，AlN/W復相衰減材料的熱導率隨W含量的增加而降低W含量達到50wt％時，熱導率為118.2W·m-1·K-1。在1750℃～1900℃燒結溫度范圍內(nèi)，AlN/W復相衰減材料熱導率隨著溫度的上升而上升，1900℃時熱導率達到136.4W·m-1·K-1。說明溫度的升高有利于AlN/

6、W復相材料熱導率的提高。AlN/W復相衰減材料的介電常數(shù)隨W含量的增加而增加，W含量達到50wt％時介電常數(shù)為14.75；另外，在1750℃～1900℃燒結溫度范圍內(nèi)，復相材料介電常數(shù)隨溫度的升高而增加。說明燒結溫度升高有利于AlN/W復相材料介電性能的提高。
　　 在AlN/Ni復相材料系統(tǒng)中，采用熱壓燒結工藝、1800℃、氮氣氛下制備一系列Ni含量的AlN/Ni復相材料。AlN/Ni復相材料在1800℃燒結時，隨著Ni含量從

7、0～40wt％增加，相對密度從99.0％降低到79.8％，致密性變差。當金屬含量低時(5wt％、10wt％)，AlN/Ni復相材料的衰減曲線呈寬頻特性；隨著金屬含量的增加呈現(xiàn)多點選頻衰減；當微波衰減劑大于10wt％時，具有疊加寬頻特性。AlN/Ni復相材料的介電常數(shù)隨著Ni含量的增加，先增加后減小。Ni含量在20wt％時，介電常數(shù)達到最大值11.91，介電損耗為3.11×10-3。
　　 AlN/Ni復相材料潤濕實驗表明氮化鋁與