多孔Si3N4高温有氧环境下介电性能试验研究

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1、复合材料应用APPLICATIONOFCOMPOSITES多孔Si3N4高温有氧环境下介电性能试验研究StudyofDielectricPropertiesofPorousSiliconNitrideUnderHighTemperatureandAerobicCondition航天材料及工艺研究所陈聪慧　何凤梅　李　琦　杨景兴　胡子君　黄　娜[摘要]提出高温有氧环境下介电性能测试方温度和频率变化规律，传统的方法就是先建立一个有氧案，并对多孔Si3N4材料进行了7~18GHz高温有氧介环境介电性能测试系统，直接把透波材料放入腔体进行电性能测试，得到了相应的随温度和频率

2、变化数据及高温介电性能测试，这一方法存在以下难点。（1）在高曲线。结果表明测试方案有效可行，测试结果可见，在温有氧环境下被测材料表面可能将与氧气发生反应形7~18GHz频段，测试频率对多孔Si3N4材料的介电性能成新的物质，与材料内部材料构成不均匀材料。需要建测试结果无明显影响。同时，在升温过程中，介电常数立不均匀材料的测试物理模型，明确其表征方法，为测逐渐增加，增幅不大；损耗角正切增加较快，这与高温电试方法及测试系统提供依据，并且该方法的测试误差很子电导损耗及杂质离子电导损耗增大有关。难评定。（2）高温测试腔体和传感器在要求的测试温关键词：多孔Si3N4　高温有氧

3、　介电性能度和有氧环境下使用，必须考虑形状结构和微波表面电[ABSTRACT]Dielectricpropertiestestingpro-阻率的热稳定性，使用过程中测试传感器还需要达到一posalunderhightemperatureandaerobicconditionis定的微波性能要求才能对材料复介电常数进行准确测broughtforward.Testingofporoussiliconnitrideunder试。（3）要保证准确测试高温有氧条件的介电性能，必thefrequenciesof7~18GHziscarriedout,anddataand须考虑

4、测试系统在有氧环境的稳定性与均温性、热匹配curvewithtemperatureandfrequencychangeareobtained.与热微波匹配、系统结构的可靠性与加热效率等问题。Itprovesthatthetestingproposalisavailable.Results（4）传感器在有氧高温环境下，其微波性能将发生变化，showthattestingfrequencieshavenodominanteffecton为排除该变化对测试的影响，需要开展有氧环境下变温thedielectricpropertiesofporoussiliconnitrid

5、eunderthe校准技术研究。由此分析可见，要先建立一套高温有氧frequencyof7~18GHz.Dielectricconstantgrowsmildly介电性能测试系统，才能实现材料有氧条件下的高温介withtemperaturerising,butlosstangentincreasesquite电性能测试分析，实现成本很高，并且难度相当大。fast,whichrelatestotheconductancelossaccretionof基于国内现有的硬件水平，本文提出采用等效的方electronandimpurityhydronium.法，即先对样品进行

6、有氧高温处理，再放入现有的高温Keywords:PoroussiliconnitrideUnderhigh无氧介电性能测试系统进行变温测试，获得相应的介电temperatureandaerobicconditionDielectricproperty性能随温度和频率的变化规律的实验方案。国内现有的高温介电性能测试系统中，以航天703多孔Si3N4具有高强度、高模量、高可靠性，介电常所与电子科技大学合作研发的7~18GHz/室温~1600℃数和损耗角正切比较低，且在较宽温度区间内变化不的高Q腔法测试系统技术较为成熟。因此选用该测试[1-3]大，是一种非常重要的天线罩（

7、窗）热透波材料。与系统，进行高温有氧环境下的介电性能测试方法研究。传统的飞行器相比，新型飞行器的飞行速度快，高温有1.2　试验材料的选取氧环境下飞行时间长，因此，对天线罩（窗）热透波材料本试验采用多孔氮化硅（Si3N4）材料，制备了3个提出了更为苛刻的要求。目前，国内无氧环境下的高温介电样品，编号分别为1#、2#、3#，微成分分析样品2个介电性能测试已较为成熟，而有氧环境下的相关测试研小样分别为1#-1、2#-1，热失重-差示扫描量热（TG-究较少，但是，高温有氧环境下的多孔Si3N4介电参数更DSC）试样试验中的样品为4#-1。上述样品均取于同一3能真实的反映