氮化铝基复相微波衰减材料的研究

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1、硕士学位论文摘要行波管是一种重要的微波功放器件，具有功率大、增益高、频带宽和寿命长等特点，有着半导体器件无可比拟的优越性，广泛应用于卫星通讯、雷达等重点工程。耦合腔行波管是大功率行波管中重要的一类。由于耦合腔行波管结构特点，很容易产生振荡，从而破坏行波管的工作稳定性，因此，研究用于抑制各种振荡的微波衰减材料意义重大。本文综述了微波衰减材料的种类及研究现状，制定了热压制备AlN基复相材料的工艺路线。通过Xlm和SEM对材料的物相和显微结构进行表征。对合成的AlN．TiC、AlN．TiB2和AlN．SiC三个复相材料体系，系统地研究了组分和工艺

2、参数对烧结性能、显微结构、导热性能和微波衰减性能的影响规律。在AlN．TiC复相材料体系中，以Y203作烧结助剂，采用热压烧结工艺、氮气气氛下制备了一系列不同TiC含量的复相材料。结果表明，在氮气气氛、30MPa压力、1900℃、保温1h的工艺条件下，复相材料由AlN和TiC两主晶相构成，相对密度在99％以上，达到了很高的致密性。当不加衰减剂TiC时，材料几乎没有衰减性能；当Tic含量低于10Ⅲ％时，材料呈现选频衰减且衰减量非常的小；当TiC含量在25嘶‰50Ⅲ％之间时，材料呈现良好的多点选频衰减，且随着TiC含量的增加，材料的衰减量增加，

3、中心谐振频率向高频方向移动，最大达．18dB。随着TiC含量的增加，AlN．TiC复相材料的热导率下降，当TiC含量增至50砒％时，热导率只有46．6W．m～·K一。另外，当TiC含量10训：％时，烧结温度为1800℃～1950℃，随着烧结温度的升高，热导率呈逐渐上升的趋势，热导率从59．8W．m～·K。1增加到83．6W·m～·K～。这说明TiC含量和烧结温度是影响AlN．TiC复相材料热导率的重要因素。在AlN．TiB2复相材料体系中，以Y203作烧结助剂，采用热压烧结工艺、氩气气氛下制备了一系列不同TiB2含量的复相材料。结果表明：在

4、氩气气氛、30MPa压力、1900℃、保温lh的工艺条件下，复相材料由主晶相AlN和TiB2，次晶相BN和TiN四相构成。除了物相组成之外，AlN．TiB2复相材料体系与AlN．TiC复相材料体系在烧结性能、微波衰减性能以及导热性能方面规律基本相同。在AlN．SiC复相材料体系中，以Ti02和Y203作烧结助剂，采用热压烧结工摘要艺、氮气氛下制备了一系列不同SiC含量的复相材料。当SiC的含量在0～70训=％之间时，复相材料都可以达到很高的致密性，相对密度达到了99％以上；当SiC的含量达到了70叭％以上，SiC的加入将会阻碍复相材料的烧结

5、，且随着SiC含量的增加，这种阻碍作用将会越来越明显。AlN．SiC复相材料在热压烧结的过程中新生成了两相Y3A15012和TiC，复相材料由主晶相AlN和SiC、次晶相Y3A15012和TiC构成。当衰减剂SiC含量小于40Ⅲ％时，复相材料的频谱特性表现为选频衰减且衰减量比较小；当衰减剂SiC含量在40~70叭％时，复相材料的频谱特性表现为宽频衰减，且随着SiC含量的增加衰减量也逐渐增加，最大衰减量达到了．2．3dB左右；当衰减剂SiC含量大于70讯％时，复相材料的频谱特性表现仍为宽频衰减，但随着SiC含量的增加衰减量没有明显的变化。当S

6、iC含量在20～75州％时，随着SiC含量的增加，复相材料的热导率也逐渐增加，SiC含量75叭％时热导率达到了88．9W．m一·K．1；进一步增加SiC的含量，复相材料的热导率逐渐下降，当SiC含量80训：％时，热导率降到了42．7W·m．1·K-1。另外，当SiC含量20讯％时，烧结温度为1800℃～1950℃，随着烧结温度的升高，热导率呈逐渐上升的趋势，从42．2W．m～·K。增加到68．4W·m～·K～。这说明SiC含量和烧结温度是影响AlN．SiC复相材料热导率的重要因素。添加剂Ti02或TiC含量对高含量SiC复相材料的烧结性能会

7、产生较明显的影响，随着Ti02或TiC含量的增加对复相材料的烧结起到促进作用，当Ti02含量大于8训：％或TiC含量大于觚％时将无促进作用；但Ti02或TiC含量对复相材料的衰减性能没有什么影响。关键词：AlNTiCTiB2SiC微波衰减热压烧结II硕士学位论文ABSTRACTTraVelingwaVetube(TWT)is谢delyusedinsatellitecommuIlicationandradaraSakindofimportammicr0、糊Vedevices．Compared诵thsemiconductordevices，it

8、showspredomin觚tpropertiessuch嬲hi曲po、ⅣeraIldgain，谢debandandlonglifetime．Coupled—caVitytraV