氮化鋁基復相微波衰減材料的研究.pdf

1、行波管是一種重要的微波功放器件，具有功率大、增益高、頻帶寬和壽命長等特點，有著半導體器件無可比擬的優(yōu)越性，廣泛應用于衛(wèi)星通訊、雷達等重點工程。耦合腔行波管是大功率行波管中重要的一類。由于耦合腔行波管結構特點，很容易產生振蕩，從而破壞行波管的工作穩(wěn)定性，因此，研究用于抑制各種振蕩的微波衰減材料意義重大。
　　 本文綜述了微波衰減材料的種類及研究現狀，制定了熱壓制備AlN基復相材料的工藝路線。通過XRD和SEM對材料的物相和顯微結構

2、進行表征。對合成的AlN-FiC、AlN-TiB2和.AlN-SiC三個復相材料體系，系統(tǒng)地研究了組分和工藝參數對燒結性能、顯微結構、導熱性能和微波衰減性能的影響規(guī)律。
　　 在AlN-TiC復相材料體系中，以Y2O3作燒結助劑，采用熱壓燒結工藝、氮氣氣氛下制備了一系列不同TiC含量的復相材料。結果表明，在氮氣氣氛、30MPa壓力、1900℃、保溫1h的工藝條件下，復相材料由AlN和TiC兩主晶相構成，相對密度在99％以上，達到

3、了很高的致密性。當不加衰減劑TiC時，材料幾乎沒有衰減性能；當TiC含量低于10wt％時，材料呈現選頻衰減且衰減量非常的??；當TiC含量在25wt％～50wt％之間時，材料呈現良好的多點選頻衰減，且隨著TiC含量的增加，材料的衰減量增加，中心諧振頻率向高頻方向移動，最大達-18dB。隨著TiC含量的增加，AlN-TiC復相材料的熱導率下降，當TiC含量增至50、wt％時，熱導率只有46.6W·m-1·K-1。另外，當TiC含量10wt％

4、時，燒結溫度為1800℃～1950℃，隨著燒結溫度的升高，熱導率呈逐漸上升的趨勢，熱導率從59.8W.m-1·K-1增加到83.6W·m-1·K-1。這說明TiC含量和燒結溫度是影響AlN-TiC復相材料熱導率的重要因素。
　　 在AlN-TiB2復相材料體系中，以Y2O3作燒結助劑，采用熱壓燒結工藝、氬氣氣氛下制備了一系列不同TiB2含量的復相材料。結果表明：在氬氣氣氛、30MPa壓力、1900℃、保溫1h的工藝條件下，復相材

5、料由主晶相AlN和TiB2，次晶相BN和TiN四相構成。除了物相組成之外，AlN-TiB2復相材料體系與.AlN-TiC復相材料體系在燒結性能、微波衰減性能以及導熱性能方面規(guī)律基本相同。
　　 在AlN-SiC復相材料體系中，以TiO2和Y2O3作燒結助劑，采用熱壓燒結工藝、氮氣氛下制備了一系列不同SiC含量的復相材料。當SiC的含量在0～70wt％之間時，復相材料都可以達到很高的致密性，相對密度達到了99％以上；當SiC的含量

6、達到了70wt％以上，SiC的加入將會阻礙復相材料的燒結，且隨著SiC含量的增加，這種阻礙作用將會越來越明顯。AlN-SiC復相材料在熱壓燒結的過程中新生成了兩相Y3Al5O12和TiC，復相材料由主晶相AlN和SiC、次晶相Y3Al5O12和TiC構成。當衰減劑SiC含量小于40wt％時，復相材料的頻譜特性表現為選頻衰減且衰減量比較??；當衰減劑SiC含量在40～70wt％時，復相材料的頻譜特性表現為寬頻衰減，且隨著SiC含量的增加衰減

7、量也逐漸增加，最大衰減量達到了-2.3dB左右；當衰減劑SiC含量大于70wt％時，復相材料的頻譜特性表現仍為寬頻衰減，但隨著SiC含量的增加衰減量沒有明顯的變化。當SiC含量在20～75wt％時，隨著SiC含量的增加，復相材料的熱導率也逐漸增加，SiC含量75wt％時熱導率達到了88.9W·m-1·K-1；進一步增加SiC的含量，復相材料的熱導率逐漸下降，當SiC含量80wt％時，熱導率降到了42.7W·m-1·K-1。另外，當SiC

8、含量20wt％時，燒結溫度為1800℃～1950℃，隨著燒結溫度的升高，熱導率呈逐漸上升的趨勢，從42.2W·m-1·K-1增加到68.4W·m-1·K-1。這說明SiC含量和燒結溫度是影響AlN-SiC復相材料熱導率的重要因素。添加劑TiO2或TiC含量對高含量SiC復相材料的燒結性能會產生較明顯的影響，隨著TiO2或TiC含量的增加對復相材料的燒結起到促進作用，當TiO2含量大于8wt％或TiC含量大于6wt％時將無促進作用；但Ti