放电等离子烧结（sps）技术制备lablt6gt多晶纳米块体阴极材料的研究

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1、摘要摘要LaB6是一种在现代科技中广泛应用的优秀的热电子发射阴极材料，本文在原位、无氧的实验系统下，采用氢直流电弧法制备La、LaIl2纳米粉末，再用放电等离子技术(SPS)制备了具有{100J(uvlr>纤维织构的高纯LaB6纳米多晶块体，提高了其发射性能。对制备得到的LaB6纳米块体进行了较为全面的微观结构的表征，测试了其力学、物理及电子发射等性能，并研究了性能与结构，性能与sPS烧结之间的联系，探讨了sPs烧结LaB6的机理，优化了sPS工艺。采用氢直流电弧法制备La、LaH2纳米粉末，研究表明，在电压30、r，电流为lOoA左右的条件下，该法制备纳米粒子的产率约为1009／h，制备所

2、得La、LaH2颗粒尺寸为20衄左右。用真空退火及DSC的方法分别对LaH2的脱氢机制做了研究，发现LaH2在796．4℃时会发生脱氢反应。研究了SPS烧结制各LaB6的实验过程，分析确定了SPs方法制备LaB6的反应式为：①L砒②La+6B竺墅㈣t1300℃左右LaB6研究了SPS制备LaB6的烧结制度，确定了烧结的最佳参数。研究了SPS方法制备LaB6的烧结机理，确定烧结一共分为三个过程。综合应用了x荧光光谱、x射线衍射、中子衍射、透射电镜、扫描电镜和原子力显微镜对SPS制备得到的LaB6块体样品进行元素成分、相及微观结构的表征，研究表明，LaB6块体纯度达到99。665％，晶粒形态规则

3、完整，发育良好，为等轴晶，晶界结合致密晶粒尺寸约为60～200珊，随烧结温度升高而呈增大趋势。分析研究了烧结工艺对SPS烧结的影响，发现影响烧结主相形成的主要参数是温度和压力。同时探讨了两种未烧结完全的过渡烧结现象，经研究认为，这分别是由于sPS模具在脉冲电流流过时温度分布不均匀和压模内轴向压力的分布差别造成的。所制备的La日i块体的相对密度在96．5％～99．2％之间，相对密度值随烧结北京工业大学工学硕士学位论文温度的升高而下降；测得LaB6块体的硬度范围在13．4～17．4GPa，随烧结温度的升高而增加。所得到LaB6块体的抗弯强度范围为219～245．伽Pa，已达单晶的理论值200～2

4、50MPa。测试发现样品的电阻率总体上随温度升高而增加。测定了某含有2．5％的杂质Cu的样品的发射电流密度为1．03A／c舻，数值偏小的原因是该样品含杂质cu含量过高导致阴极中毒较深，但比国内普通烧结方法制备的LaB6多晶所报导的发射电流密度(大约为1．5×10dA／cf)要高一个数量级。将LaB6纳米块体阴极应用于国内某大型离子束焊机企业，经实践检验性能良好。样品在乌克兰做对比实验，性能达到国外先进水平。对LaB6块体样品进行了织构分析，发现具有{100}面的丝织构。而这一择优取向晶面正是LaB6功函数最低的晶面，也即是发射能力最强的晶面。本实验的研究表明，采用sPS方法制各得到的LaB6

5、纳米多晶块体在相对密度、纯度、力学性能和电子发射性能等多方面均优于普通烧结方法制备的产品，而且烧结时间短，烧结温度低，降低了能耗。关键词放电等离子烧结(sPs)；多晶LaB6；纳米块体；阴极；织构IIABSlllACTABSTRACTLa删【1all啪hexab硎de(LaB6)iswidclyIlsedjnmod咖懈：b1】棚。甜鹊锄删aIt曲删伽曲el∞呦伽吐咖如心．hIthisp嗣Ip％Laandk旧2m唧叩讲Vd盯w讯pfep删byhyd啪a坤pk蜘峪meⅡIod’锄dll啪kIJaH2锄dB咖叩owde辐wm曲ItcfedbysPs【sparkPl跚啦s．ml丽nDin咖ko珂g％

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