BaO-Re2O3-TiO2-石墨微波衰減復(fù)合材料的研究.pdf

1、行波管是一種重要的微波器件，具有大功率、高增益、寬頻帶和長壽命等特點，廣泛應(yīng)用于雷達、電子對抗和通訊等重點工程，被譽為武器裝備的“心臟”，有著半導(dǎo)體器件無可比擬的優(yōu)越性。為了抑制行波管內(nèi)非設(shè)計模式的電磁波，防止自激震蕩，增加諧振腔的工作帶寬，提高終端電磁匹配性能，使微波管穩(wěn)定可靠地工作，必須使用微波衰減材料。
　　 本文綜述了BaO-Re2O3-TiO2微波介質(zhì)陶瓷和行波管用衰減復(fù)相材料研究進展，微波衰減材料的參數(shù)以及微波衰減機

2、理，利用無壓燒結(jié)方法對BaO-Re2O3-TiO2(Re=Sm、La)體系陶瓷燒結(jié)性能和介電性能進行了研究，利用熱壓燒結(jié)研究了BST-石墨和BLT-石墨兩個復(fù)相系統(tǒng)制備工藝及微波衰減性能與介電性能的關(guān)系。
　　 對于BaO-Sm2O3-xTiO2(x=3.5，4，4.5，6)體系陶瓷而言，隨著TiO2含量的增加，BaO-Sm2O3-TiO2體系陶瓷燒結(jié)溫度降低及體積密度減小，主晶相均為BaSm2Ti4O12，主晶相晶粒成柱狀，在

3、基體中依一定取向排列，隨著TiO2含量增高，晶粒長徑比增大。當x=3時，存在少量次晶相Sm2Ti2O7：當x=4時，陶瓷體呈單相；當x=4.5，6時，次晶相Ba2Ti9O20、TiO2在樣品中逐漸出現(xiàn)。在高頻下(4～5GHz)，隨著TiO2含量增加，介電常數(shù)先增加再減小，品質(zhì)因素減小。當x=4時，其介電常數(shù)最高，εr=82.9，可作為實驗所需的衰減材料基體的配方。
　　 在BaSm2Ti4O12(簡稱BST)中添加衰減劑石墨制備

4、微波衰減材料，在1300℃、N2氣氛熱壓燒結(jié)制備了一系列不同石墨含量的復(fù)相材料，研究了石墨含量對復(fù)相材料的顯微結(jié)構(gòu)及微波衰減性能的影響。結(jié)果表明，復(fù)相材料的相組成為BaSm2Ti4O12和石墨。石墨的添加有利于改善BST基體的微波衰減性能，均呈現(xiàn)選頻衰減，在2～16GHz范圍內(nèi)，存在3個明顯的諧振峰，當石墨含量從0wt％增加到15wt％時，諧振峰向低頻漂移，衰減量增大，石墨含量從15wt％增加至30wt％時，諧振峰向高頻漂移，衰減量增大

5、。
　　 用無壓燒結(jié)方法對BaO-La2O3-xTiO2(x=3，4，4.5，5，6)陶瓷進行了研究，研究表明TiO2含量越高，BaO-La2O3-TiO2體系陶瓷燒結(jié)溫度越低，體積密度越小。當x=3時，樣品的主晶相為BaLa2Ti3O10，主晶相呈片狀形態(tài)，在基體中有一定取向；當x=4，4.5，5，6時，主晶相均為BaLa2Ti4O12，晶粒呈柱狀，隨著TiO2含量的增加，主晶相晶粒長徑比增加，在樣品中逐漸出現(xiàn)次晶相Ba2Ti

6、9O20、Ti6O11。在高頻(4～5GHz)下，隨著TiO2含量越高，介電常數(shù)先增加再減小，品質(zhì)因素減小。當x=4時，為單相物質(zhì)，其介電常數(shù)最高，εr=124.33，可作為本實驗所需的基體的配方。
　　 在BaLa2Ti4O12(簡稱BLT)中添加衰減劑石墨制備微波衰減材料，在1300℃、N2氣氛熱壓燒結(jié)制備了一系列不同石墨含量的復(fù)相材料，研究了石墨含量對復(fù)相材料的顯微結(jié)構(gòu)及微波衰減性能的影響。結(jié)果表明，石墨的添加有利于改善B

7、LT基體的微波衰減性能，各試樣均呈現(xiàn)選頻衰減，在2～16GHz范圍內(nèi)，有3個明顯的諧振峰。隨石墨含量的增加，BLT-C復(fù)相微波衰減材料的諧振峰先向低頻漂移再向高頻漂移，衰減量增大。
　　 對比BaO-5m2O3-TiO2與BaO-La2O3-TiO2體系陶瓷實驗結(jié)果，可推知TiO2的含量越大，BaO-Re2O3-xTiO2(x=3，3.5，4，4.5，5，6)陶瓷體積密度降低，致密化溫度降低。當x=3時，主晶相為BaRe2Ti3

8、O10屬于層狀類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，晶粒為片狀；當x增大到3.5時，主晶相為BaRe2Ti4O12，類鎢青銅結(jié)構(gòu)；當x=4時，樣品均為單相物質(zhì)；當x=6時，隨著TiO2的過量，次晶相的增加，次晶相中出現(xiàn)氧化鈦系化合物。在高頻(4～5GHz)下，隨著TiO2含量的增大，介電常數(shù)先增加再減小，當x=4時達到最大值，品質(zhì)因素隨著TiO2的含量增加減小。
　　 通過對比BST-石墨和BLT-石墨系統(tǒng)可知，在2～16GHz頻率范圍內(nèi)，添加等量的石