авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Металлосплавные катоды для магнетронов миллиметрового диапазона с торцевой пушкой

-- [ Страница 2 ] --

На рисунке видно, что целостность материала не нарушена, непроваров и расслоений нет. При проведении более подробного анализа шлифов при большем увеличении было обнаружено, что размеры отдельных зерен достигают 40 мкм. Структура сплава после диффузионной сварки при температуре 1500 К представляла собой отдельные зерна металла в матрице застывшего расплава.

Более тщательный анализ показал, что барий-содержащие включения наблюдаются не только по границе зерен, но и в объеме отдельных зерен (рис. 9).

Таким образом, было доказано, что формирование неразъемного соединения между сплавами ПдБ 2 и МР-47 при температуре 1500 К происходит за счет появления жидкой фазы в зоне соединения. Была исследована кинетика процесса изменения структуры сплава палладий-барий при диффузионной сварке с образованием жидкой фазы в зоне соединения.

Рис. 9. Фотографии шлифов сваренных образцов

Исследования физико-химических процессов формирований неразъемного соединения за счет появления жидкой фазы, образующейся в результате эвтектической реакции между интерметаллидом Pd2Ba5 и палладием, позволяют сделать вывод, что эмиссионные свойства материала эмиттера в процессе сварки сохраняются. Образующиеся каналы с повышенным содержанием активного вещества, как это было показано во второй главе, значительно облегчают доставку бария на поверхность эмиттера.

Четвертая глава посвящена внедрению результатов теоретических и экспериментальных исследований.

На рис. 10 представлена конструкция разработанного металлосплавного катода.

Рис. 10. Конструкция металлосплавного катода

Данный катод представляет собой набор пластин из эмиссионного сплава, соединенных между собой диффузионной сваркой через промежуточные прослои тугоплавкого металла (сплава), которые должны обеспечить повышенную стойкость катода к электронной эрозии.

Для проверки разработанной конструкции катодного узла на стойкость к циклическим термическим воздействиям, которая во многом зависит от технологии изготовления катода, было проведено термоциклирование сваренных образцов.

На рис. 11 представлены шлифы эскпериментальных катодов.

Рис. 11. Фотографии шлифов экспериментальных катодов

Испытания на стойкость к циклическому нагреву проводились в вакуумной печи при следующем температурном режиме 600-1100-600оК. После проведения 10 циклов нагрева произошло разрушение катода (рис. 12). Разрушение катода произошло по границам зерен сплава палладий-барий, это разрушение было вызвано внутренними напряжениями в зоне соединения.

Рис. 12. Экспериментальный металлосплавный катод после термоциклирования

Процесс диффузионной сварки проходил в среде водорода. Известно, что палладий способен поглощать водород до нескольких своих объемов, при этом значительно увеличиваясь в размерах. Процесс термоциклирования катода проходил в вакууме. При быстром нагреве водород вышел из объема сплава палладий-барий и катод принял свои исходные размеры (рис. 13). Возникшие внутренние напряжения привели к разрушению катода.

Рис. 13 Металлосплавный катод после вакуумного отжига

При отработке технологии диффузионной сварки в среде водорода был предусмотрен последующий вакуумный отжиг с малой скоростью подъема температуры (не более 5 К/мин) до 1200 К и изотермической выдержкой 15 мин. При отжиге в вакууме водород, растворенный в объеме сплава палладий-барий, удалялся, а малая скорость подъема температуры и изотермическая выдержка способствовали снятию внутренних напряжений в зоне соединения. Катоды, прошедшие вакуумный отжиг, выдерживали 50 циклов нагрева до температуры 1100 К без видимых разрушений.

После термоциклирования из испытанных образцов были изготовлены шлифы (рис. 14).

Рис. 14. Металлосплавные катоды после термоциклирования

При проведении металлографических исследований сваренных образцов, прошедших термоциклирование, дефектов в зоне соединения выявлено не было.

Испытания магнетронов проводились с катодами классической конструкции, сваренными шовной контактной сваркой, и разработанной конструкции, сваренные диффузионной сваркой с термическими системами давления как с тугоплавкими прослоями, так и без них.

а б в

Рис. 15. Металлосплавные катоды после испытаний магнетрона 2 мм диапазона

Как видно из рис. 15а, катод классической конструкции, сваренный шовной контактной сваркой, при испытании магнетрона расплавился. Катоды, сваренные диффузионной сваркой, прошли испытания без значительных разрушений поверхности эмиттера. Наилучшие результаты показал катод, сваренный через промежуточные тугоплавкие прослои (рис. 15б).

Так как катод, сваренный без тугоплавких прослоев (рис. 15в), также показал удовлетворительные результаты и был более технологичен в сборке, дальнейшие испытания магнетронов проводись только с этим катодом.

При анализе торцевых пушек, прошедших испытания, в составе магнетронов были обнаружены кольцевые оплавления в области отверстия полюсного наконечника (рис. 16).

Рис. 16. Боковые катоды после испытаний магнетрона

На рис. 17 показаны электрические параметры магнетрона до начала испытаний на долговечность.

Рис. 17. Вольтамперная характеристика и зависимость
выходной мощности магнетрона от анодного тока
до начала испытаний на долговечность

Магнетрон был испытан в течение 1000 часов. На рис. 18 показаны электрические параметры магнетрона после испытаний.

Рис. 18. Вольтамперная характеристика и зависимость
выходной мощности магнетрона от анодного тока
после 1000 часов испытаний на долговечность

После испытания в течение 1000 часов мощность магнетрона упала на 16%, КПД прибора снизился с 3,3 до 2,85%, что свидетельствует об увеличении токов утечки.

Рис. 19. Зависимость тока эмиссии пушки от температуры
в течение испытаний магнетрона на долговечность

В целом, при проведении испытания опытного образца магнетрона на долговечность были получены положительные результаты в части сохраняемости электрических характеристик прибора в течение 1000 часов его работы.

 Электрические параметры-36

Рис. 20. Электрические параметры магнетрона
в течение испытаний на долговечность

При вскрытии магнетрона, испытанного на долговечность в течение 1000 часов, на торце металлосплавного катода был обнаружен слой напыленного материала (рис. 21б), а в области между эмиттером и держателем торцевой пушки на месте припоя образовался зазор (рис. 21в).

Таким образом, можно сделать вывод, что при работе магнетрона торцевая пушка подвергалась воздействию повышенных температур, вызванных электронной бомбардировкой.

 а б в Катоды магнетрона после-39
а б в

Рис. 21. Катоды магнетрона после испытания на долговечность в течение 1000 часов

Проведенные испытания магнетрона на долговечность доказали, что разработанная конструкция и технологические принципы изготовления малогабаритных металлосплавных катодов диффузионной сваркой с термическими системами давления позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

Заключение и основные выводы по работе

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-техническая задача современной СВЧ электроники по созданию базовой конструкции и технологии изготовления малогабаритных металлосплавных катодов для магнетронов, работающих в коротковолновой части миллиметрового диапазона.

  1. Проведенные в диссертации исследования показали, что с точки зрения качества соединения наиболее перспективным для изготовления металлосплавных катодов является метод диффузионной сварки с термическими системами давления.
  2. Результаты, полученные при проведении теоретических и экспериментальных исследований, позволили определить оптимальные режимы обработки металлосплавных катодов при откачке приборов.
  3. Экспериментально доказано, что формирование неразъемного соединения между сплавами ПдБ 2 и МР-47 при температуре 1500оК происходит за счет появления жидкой фазы в зоне соединения.
  4. В результате проведенных исследований физико-химических процессов формирований неразъемного соединения за счет появления жидкой фазы было обнаружено изменение структуры сплава палладий-барий.
  5. Была исследована кинетика процесса изменения структуры сплава палладий-барий при диффузионной сварке с образованием жидкой фазы в зоне соединения.
  6. Экспериментально определено, что с изменением структуры сплава при диффузионной сварке палладий-бариевого катода за счет появления жидкой фазы в эмиттере образуются каналы с повышенным содержанием активного вещества.
  7. Теоретически было доказано, что изменение структуры сплава палладий-барий с увеличением площади границ зерен позволяет снизить рабочую температуру катода и повысить стойкость катода к разрушающему воздействию импульсной электронной бомбардировки.
  8. Экспериментально доказано, что диффузионная сварка с термической системой давления палладий-бариевых катодов при температуре 1500 К за счет появления жидкой фазы в зоне соединения полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к способам изготовления металлосплавных катодов.
  9. Разработанный процесс диффузионной сварки позволяет сократить общее время на сборку и сварку катода с 8 до 0,5 часа.
  10. При проведении испытания на стойкость к циклическому нагреву доказано, что разработанная конструкция малогабаритного металлосплавного катода и технология его изготовления обеспечивают достаточную стойкость к циклическому нагреву до рабочих температур.
  11. При проведении динамических испытаний макетов магнетронов с катодами, сваренными шовной контактной многорядной сваркой, доказано, что предъявляемые требования по стойкости к термомеханическим воздействиям к катодам магнетронов миллиметрового диапазона намного выше, чем к катодам СВЧ приборов магнетронного типа сантиметрового диапазона. Также при проведении динамических испытаний магнетронов было доказано, что разработанная конструкция малогабаритного металлосплавного катода, рабочая поверхность которого выполнена в виде набора чередующихся пластин вторично-эмиссионного сплава и тугоплавкого сплава, обладает повышенной стойкостью к разрушению под воздействием мощной импульсной электронной бомбардировки.
  12. Проведенные испытания опытного образца магнетрона на долговечность доказали, что разработанная конструкция и технологические принципы изготовления малогабаритных металлосплавных катодов диффузионной сваркой с термическими системами давления позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

Содержание диссертации изложено в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

  1. Мясников А.С. Парциальное газовыделение при откачке ЭВП / А.Я. Зоркин, Г.В. Сахаджи, С.В. Семенов, А.С. Мясников // Вакуумная техника и технология. 2010. №2. С. 111-114.
  2. Мясников А.С. Особенности взаимосвязи фазовых превращений и эмиссии алюминатных катодов электровакуумных приборов / А.Я. Зоркин, С.В. Семенов, Г.В. Сахаджи, А.С. Мясников // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. №4. С. 165-170.

В других изданиях

  1. Мясников А.С. Малогабаритные металлосплавные катоды / А.С. Мясников // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2008. С. 242-246.
  2. Мясников А.С. Получение биметаллических пластин диффузионной сваркой с термическими системами давления / А.С. Мясников // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2008. С. 247-251.
  3. Мясников А.С. Получение малогабаритных металлосплавных катодов диффузионной сваркой с термическими системами давления / Г.В. Конюшков, А.С. Мясников // Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы: материалы научно-технической конференции. Саратов, 2009. С. 62-65.
  4. Мясников А.С. Влияние металлических нанопленок на эмиссионные свойства сплавных катодов / Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, А.С. Мясников // Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов: материалы Международной Российско-Казахстанско-Японской научной конференции. М., 2009. С. 344-347.
  5. Мясников А.С. Металлосплавный катод для мощного магнетрона миллиметрового диапазона длин волн / А.С. Мясников, А.А. Саранцев, Р.В. Соловьев // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2009. С. 342-346.
  6. Мясников А.С. Решение задач повышения стойкости электродов магнетронов миллиметрового диапазона / А.С. Мясников, Р.В. Соловьев // Всероссийская молодежная выставка-конкурс прикладных исследований, изобретений и инноваций: материалы научно-технической конференции. Саратов, 2009. С. 25.
  7. Мясников А.С. Фрактальные структуры поверхностей импрегнированных катодов / А.Я. Зоркин, А.В. Гагаринский, А.С. Мясников // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2010. С. 178-182.
  8. Мясников А.С. Технология изготовления металлосплавных катодов для магнетронов миллиметрового диапазона / А.Я. Зоркин, А.С. Мясников // Вакуумная наука и техника: материалы XVI научно-технической конференции / под ред. Д.В. Быкова. М.: МИЭМ, 2009. С. 210-212.
  9. Мясников А.С. Влияние металлических нанопленок на эмиссионные свойства сплавных катодов / А.Я. Зоркин, А.С. Мясников, В.Р. Соловьев // Вакуумная наука и техника: материалы XVI научно-технической конференции / под ред. Д.В. Быкова. М.: МИЭМ, 2009. С. 295-296.
  10. Мясников А.С. Травление углерода на сплавном катоде при откачке магнетрона КВЧ-диапазона / А.Я. Зоркин, Г.В. Конюшков, А.С. Мясников, А.В. Гагаринский // Вакуумная наука и техника: материалы XVIII научно-технической конференции / под ред. Д.В. Быкова. М.:
    МИЭМ, 2011. С. 298-301.

Подписано в печать 21.11.11 Формат 6084 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 298 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Тел.: 24-95-70; 99-87-39, е-mail: izdat@sstu.ru



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.