SiC基复相材料的制备与微波衰减性能的研究

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广泛应用于雷达和通讯等国防重点工程的行波管是一种重要的微波放火器件,具有高效益、大功率、宽频带和长寿命等特点。其中耦合腔行波管是目前最主要的高功率微波放大器件,但由于其自身固有的结构特点,易产生振荡,从而破坏管子的稳定性。为了消除这些振荡而获得较高的增益,须在慢波线内放置衰减材料。  本文综述了国内外微波衰减材料的性质和研究进展。通过测试体积密度和显气孔率研究烧结性能,利用XRD、SEM以及矢量网络分析仪,系统研究了SiC-莫来石、SiC-Al2O3两个复相体系烧结助剂含量和烧结温度对物相组成、显微结构和微波衰减性能的影响。  SiC比较难烧结,选择合适的烧结方法是使SiC基复相材料致密的关键因素。本文将预氧化SiC和添加氧化物这两种方法结合起来,通过在空气氛下预氧化SiC,结合添加BaO-TiO2和MgO-CaO烧结助剂的方法,氢气氛下常压烧结制备SiC-莫来石和SiC-Al2O3复相材料。以6H-SiC和α-Al2O3为原料,添加BaO-TiO2烧结助剂,烧结制备SiC-莫来石复相材料。预氧化时,烧结助剂中的BaO与α-Al2O3及SiC氧化生成的方石英反应,生成钡长石BaAl2Si2O8,烧成过程中,钡长石转化成玻璃相,促进烧结。复相材料主晶相为6H-SiC和莫来石,次相为玻璃相和Al2SiO5。预氧化制度为1200℃,1h,常压下1500℃制得致密的复相材料。改变SiC的含量,添加10wt%的BaO-TiO2复合烧结助剂能显著促进烧结,材料的烧结性能没有受到影响。试样SA66~SA72的频谱特性表现为明显的宽频衰减,随着SiC的增加,衰减量逐渐增大。  仍以6H-SiC和α-Al2O3为原料,采用MgO-CaO烧结助剂,烧结制备SiC-Al2O3复相材料。预氧化时,添加烧结助剂MgO-CaO,方石英和α-Al2O3与之反应,生成CaAl2Si2O8和Mg2Al4Si5O18,烧成过程中,CaAl2Si2O8和MgAl2O4熔解生成玻璃相促进烧结。试样所含物相为6H-SiC和α-Al2O3。预氧化制度为1200℃,1h,常压下1500℃制得致密的复相材料。将预氧化制度变为1000℃,0.5h,选取配方SAMB3,常压1650℃获得致密的复相材料。改变SiC的含量,添加10wt%的MgO-CaO复合烧结助剂,制备SiC-Al2O3复相材料.将预氧化SiC和添加MgO-CaO烧结助剂的方法相结合可促进试样的致密,但加入的SiC的含量更多时,由于其阻碍烧结,获得的材料致密性较差。试样SAM60~SAM70的频谱特性表现为明显的宽频衰减,随着SiC的增加,衰减量逐渐增大。
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