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本文在“973”计划和“863”计划的资助下,以设计开发一种新的TiB2/Al2O3复合阴极材料为目标,研究固含量、酸添加量、胶溶温度对氧化铝溶胶粘度、粒度、稳定性的影响,研究氧化铝溶胶固含量及添加量、氧化铝粉末添加量、碳纤维添加量、烧结温度、烧结时间、烧结气氛对复合阴极电阻率、抗压强度、抗弯强度的影响。主要研究内容及结果如下：(1)随着固含量和酸添加量的增大,氧化铝溶胶的粘度增大；随着胶溶温度的提高,溶胶的粘度先增大后减小。5%的溶胶粒度分布曲线的峰高最高、跨度最小,而10%与15%的溶胶粒度分布曲线均出现了多峰,跨度比较大,溶胶粒度不够集中,溶胶相的均一度不如5%的溶胶；1%、2%、4%和5%酸添加量的溶胶粒度分布曲线出现了双峰,溶胶的粒度分布不均匀、相均一性差,而3%酸添加量的溶胶粒度分布曲线为单峰,说明它们的粒度分布相对均匀、相均一性要好；45℃、65℃和125℃条件下胶溶的溶胶粒度分布曲线出现了双峰,而85℃和105℃的条件下胶溶的溶胶粒度分布曲线基本上为单峰,并且85℃的峰高较高且跨度最小,说明85℃下胶溶的溶胶性能要优于105℃下胶溶的溶胶。5%、10%、15%固含量的溶胶的Zeta电位都在30my以上,都是稳定的胶体形态；随着酸添加量和胶溶温度的增大,溶胶的Zeta电位呈现先增大后减小的规律。(2)溶胶固含量和添加量的增大可以提高TiB2/Al2O3复合阴极的电阻率和抗压强度。随着氧化铝粉含量从0增大到20%,复合阴极的相对密度从93.43%降低到92.06%,电阻率从1.47μΩ·m增大到2.451μΩ·m,抗压强度从41.39MPa降低到16.41MPa。当加入10%的氧化铝粉时,复合阴极电阻率为1.75μΩ·m,抗压强度为39.55MPa,其性能虽有变差但依旧良好。碳纤维含量从0.2%增大到1.0%,复合阴极电阻率从1.24μΩ·m减小到0.49μΩ·m,抗压强度从35.24MPa增大到46.30MPa,抗弯强度从17.51 MPa增大到24.73MPa；碳纤维含量从1.0%增大到3.0%,复合阴极电阻率从0.49μΩ·m增大到1.13μΩ·m,抗压强度从46.30MPa减小到13.19MPa,抗压强度从24.73MPa减小到8.28MPa。当碳纤维添加量为1%时,复合阴极的电阻率为0.49μΩ·m,抗压强度为46.30MPa,抗弯强度为24.73MPa,性能最好。(3)烧结温度(1300℃、1350℃、1400℃)和烧结时间(1h、3h、5h、7h、9h)对TiB2/Al2O3复合材料结构与性能的影响研究结果表明：选择15%固含量的氧化铝溶胶,溶胶的添加量为25%,碳纤维添加量为1.5%的配方,在1400℃烧结3h制备的复合阴极的电阻率为1.47μΩ·m、抗压强度为41.39MPa,综合效果最佳。烧结气氛(真空气氛和还原性气氛)对TiB2/Al2O3复合材料结构与性能的影响研究结果表明：选择15%固含量的氧化铝溶胶,溶胶的添加量为25%,碳纤维添加量为1.5%的配方,在1400℃烧结3h,真空气氛中制备的复合阴极电阻率为1.47μΩ·m,抗压强度为41.39MPa,抗弯强度为19.44MPa；而还原性气氛中制备的复合阴极电阻率为4.10μΩ·m,抗压强度为83.768MPa,抗弯强度为40.37MPa。本实验采用气氛烧结的方式,在复合阴极中原位生成了TiC,大幅度提高了复合阴极的力学性能,而且依然有很理想的电阻率。还原性气氛烧结可以制备出综合性能更优的复合阴极是显而易见的。