电真空材料与工艺ppt课件

1、.电真空材料和工艺。、性能指标、理论计算、结构工艺设计、测试、第一章微波电真空工艺的特征和电真空材料、微波电真空装置是什么？ 利用电子注与高频场的相互作用实现微波能量的产生和放大的器件工作环境：真空电子注与高频场的复杂性，决定了其研发必然是知识和技术集约过程。 第一节电真空工艺的特点，1、使用材料广泛而特殊：含有自然界70%以上的已知元素金属和合金、气体、介电材料、化学材料、特殊材料。、介电材料：玻璃、陶瓷、云母、聚四氟乙烯、硅橡胶、化学材料：硫酸、盐酸、硝酸、 铬酸、丙酮、乙醇、汽油、三氯乙烯、四氯化碳、特殊材料：发光材料、吸气材料、发光材料、密封材料、二次电子发射材料、磁性材料、1、使用材

2、料广泛特殊：材料要求特殊的机械加工性能：加工容易且需要充分的强度电磁性能：高频机构的材料具有良好的导电性.真空性能：良好的进气或排气性能，低饱和蒸气压，良好的气密性热性能：热稳定性能，高温强度性能等封接性能：适当的膨胀系数，良好的焊料湿润性能等.特殊材料的特殊性能：发射材料的发射性能，抗中毒能力，吸气材料的进气性能等。 第一节电真空工艺的特点，1、使用材料广而特殊2、机械加工要求高、加工精度高(0.01mm0.02mm )、表面粗糙度高(粗糙度0.80.2以上)、第一节电真空工艺的特点，3， 设备专业性强：按照特定工艺技术要求设计制造的专用设备加工制造设备真空设备包复设备热处理设备焊接设备专用

3、试验设备.第一省电真空工艺的特点，4，生产技术复杂的机械加工技术半导体工艺技术真空技术焊接技术玻璃，陶瓷及其封装技术，第一省电真空工艺的特征，5， 真空卫生的严格成品率、可靠性和寿命固体污染物的液态污染物，第一个节电真空过程的特征、6、工艺规律严格按照工艺规范生产，工艺规范的修改必须经过充分的试验、审查后才能实施。 第二节电真空常用金属和合金，难溶金：熔点高，3000左右。 w (钨)、Mo (钼)、Re (铼)、Ta (钽)、Nb (铌)等被用作设备中的加热体(阴极、热子)和高温工作部件(行波管螺旋、管内阳极、聚焦极等)。 谴责熔金属：熔点低，10001500。 铜(Cu )、镍(Ni )、

4、铁(Fe )等及其合金。 结构零件、晶粒示意图、2.1难溶金、钨和钨合金的性质：钨的比重达到19.119.3g/cm3。 钨熔点达到3410的用途：直热型阴极，热子材料合金：钨钼合金，钍钨线，铼钨线，钨铜棒，2.1高熔点金属，钼和钼合金的性质：比重10.2g/cm3，熔点纯钼的机械性能良好，容易加工的用途：钨钼合金、钼铜、2.1难溶金、钽铌(TaNb )合金的性质：钽的熔点2996、比重16.6g/cm3、铌的熔点2415、比重8.57g/cm3。 强度高、抗疲劳、抗变形、抗腐蚀、抗热传导、气体吸收等优异的特性用途：阴极支撑筒、热屏蔽筒等2.2谴责熔金属，(1)铜(Cu )和铜合金的性质：熔点

5、为1083，比重为8.95g/cm3，良好的导电、热传导性能。 没有磁性，耐腐蚀性良好，成本低的用途：大量使用。 管内零件、管外零件。纯铜的品牌是T1、T2、T3和T4.无氧铜：无氧铜中的氧的含量一般在0.0010.003%之间，杂质总量不超过0.05%的“氢病”:氢渗透到铜的内部，与铜中含有的氧发生作用形成水蒸气，在铜中形成高压力塑性好的缺点是，强度不高的无氧铜品牌： TU1，TU2，分散强化无氧铜：非常细的(1m )固化质点，例如Al2O3粒子的强度高，导热性好，热稳定性和气密性高，非磁性，容易加工，与焊锡的润湿性好，铜的合金1、铜？ 特征：强度比铜高，价格低加热后蒸发严重的用途：管外零件

6、，特别是微波元件，波导中最常用的真？ 为H62，铜含量为60.563.5%，铜合金2、铜镍(CuNi )合金白铜3、青铜。 2.2责难溶金属、(二)镍(Ni )及镍合金的性质：银白色的金属、熔点1452、比重8.9g/cm3； 拉伸强度高，延展性和韧性好，焊接性好，蒸气压低，耐腐蚀用途：用于合金。 是电真空工业中应用最广泛的金属之一。镍的合金蒙奈尔(Monel )合金：镍含量6070%、铜2535%的白色金属，外观与镍相似，具有比镍更好的强度和塑性号： NCu40-2-1 (含铜40%、锰2%、铁1% )、 热传导性好，塑性好，容易加工。 密度2.7g/cm3的缺点：熔点低(658 )，高温强

7、度差。 用途：以管外部品为主。 品牌： L1、L2硬铝(AL-Cu-Mg )、(Al-Cu-Mn )品牌： LY11、LY12、2.2责难熔金属、(四)铁(Fe )及铁合金的性质：与镍类似； 熔点为1537，密度为7.87g/cm3的缺点：难以脱气、容易生锈的用途：利用软磁性特性的杆靴、磁屏蔽、不锈钢：铬1719%、镍9%左右的1Cr18Ni9，如果再添加0.81%的钛，则为1Cr18Ni9 作为器件自身的构造物，也可以制作真空系统的配管和各种连接凸缘。 使模具材料(黑化)。 2.3贵金属、金、银、铂、钯、铑、铯、锇、铱等8种金属的特征：化学稳定性、耐腐蚀性和电化学侵蚀性好，具有优良的导电性、

8、热传导性。 用途：作为引线利用其导电性、热传导性，或在波导内壁镀金、银的焊锡，有金、银、钯等； 铂很贵，被用作钨钼材料焊接时的过度材料。 第三节常用的介质材料、电真空装置的结构材料除了各种金属和合金以外，还广泛使用玻璃、陶瓷、云母、硅橡胶、聚四氟乙烯、衰减材料等介质材料。 主要介绍：普通陶瓷：高岭土的化学成分中含有AL2O3、SiO2和少量Fe2O3、TiO2和微量K2O、Na2O、CaO和MgO等。3.1电真空陶瓷的特性，(1)优点： 1、陶瓷能在高温(800 )下正常工作2 .介电损耗小3 .能加工出正确的尺寸4 .陶瓷的机械强度、化学稳定性、绝缘性能等优于玻璃。不足之处：不透明，制造和封

9、装工艺比较复杂，3.1电真空陶瓷的特性，(2)用途： 1，封装2，能量窗3，支撑部件4，绝缘部件通常相同的陶瓷部件同时发挥两个作用，3.1电真空陶瓷的特性，(3)性能： (1) 气密性：电真空器件外部大气通过陶瓷侵入器件内部的能力b，放气性，3.1电真空陶瓷的特性，(3)性能： (2)热性能是热传导率，膨胀系数和热稳定性a，热传导率物理意义热的由来危害，常用材料热传导率(单位： W/cmK Al2O3陶瓷0.10.3氧化铍陶瓷2银4.29铜3.86金3.17铝2.37铁0.8、(2)热性能b、膨胀系数的膨胀温度曲线的斜率c、热稳定性高的受到低温冲击的能力、3.1电真空陶瓷的特性、(3)性能：

10、(3) 介电损耗一般较小b，电绝缘性能体电阻为100时1013cm300时1012cm，3.1电真空陶瓷的特性(3)性能： (4)机械性能取决于陶瓷的成分和密度(5)其他性能密度、二次电子发射、耐辐射性等性能，3.1电真空常用陶瓷主要包括硅酸盐瓷器、氮化物瓷器等，主要有氧化物瓷器、衰减瓷器、3.2电真空常用陶瓷，(1)氧化物瓷器：氧化铝(Al2O3)瓷器、氧化铍(BeO )瓷器、氧化镁(MgO )和氧化锆(ZrO2 )瓷器，3.2电真空常用陶瓷因为瓷器含有很多玻璃，所以介电损耗很大(38)10-4。 用途： 75瓷器主要用作无线元件，不太用于电真空装置。 单相Al2O3陶瓷组织、3.2电真空常

11、用陶瓷、(1)氧化物陶瓷、(1)氧化铝陶瓷(b)95陶瓷。 Al2O3含量为95%，烧成温度为16001620。 介电损耗小(1.42.2)10-4。 热传导性能和强度高于75瓷器的用途：微波管的主要用途瓷器。 3.2电真空常用陶瓷，(1)氧化物瓷器： (1)氧化铝瓷器(c)99瓷器。 Al2O3含量达99%，烧成温度更高的介电性能和强度等比95瓷器有所提高。 成本高的用途：用于电真空元件的重要部分。 3.2电真空常用陶瓷，(1)氧化物瓷器： (1)氧化铝瓷器(d )透明刚玉瓷器。 Al2O3含量达到99.9%，烧成温度1800和5小时的性能非常好，特别是高频损耗比95瓷器低一位数，热传导率高

12、，化学稳定性也好。 成本高的用途：在少数情况下使用微波管的输出窗和特殊光源，如钠灯、钾灯等。 3.2电真空常用陶瓷，(1)氧化物瓷器： (1)氧化铝瓷器(e )宝石。 单晶刚玉通常被称为宝石，Al2O3含量99.9899.992%的Al2O3单晶相当于高机械强度、耐高温、耐电子冲击、低介电损耗、导热性相当于金属钛和不锈钢。 昂贵的用途：常用于毫米波大功率微波管的输出窗、螺旋夹头、红外线激光、大规模集成电路的外延基板、光学传感器、光通信器件的窗户等的3.2电真空陶瓷，(1)氧化铍瓷器： (2)氧化铍瓷器以氧化铍粉为原料性能：机械强度比氧化铝瓷器稍低，其膨胀系数、介电强度、介质损耗与氧化铝瓷器相近

13、。 的双曲正切值。 特征：具有与金属匹敌的热传导能力，其热传导率接近纯铝，是95瓷器的10倍。3.2电真空常用陶瓷，(1)氧化铍瓷用途：氧化铍为低损耗、高传导的绝缘材料，是制造高功率能窗和高功率行波管螺旋卡盘的理想材料，也广泛用作高功率半导体器件的散热材料，氧化铍的粉尘有剧毒， 3.2常用电真空陶瓷，(2)衰减瓷：吸收管道内部微波功率的作用种类：碳化硅衰减瓷金属衰减瓷渗碳多孔衰减瓷，3.2常用电真空陶瓷，2 )衰减瓷： (1)碳化硅衰减瓷碳化硅和氧化铝陶瓷或氧化镁陶瓷优点：阻尼量大、耐高温、高强度、高硬度、致密性、导热率高的缺点：排气量大、性能不稳定、3.2电真空常用陶瓷；(2)阻尼陶瓷： (

14、2)金属阻尼陶瓷金属(w，Mo )粉末和陶瓷(Al2O3、SiO2、BN 在高温下冲压成形，埋入石墨中烧结，以95%的氧化铝陶瓷为基质，混合5%的钨粉，在碳粉的保护下烧结，在氧化铍陶瓷中配合二氧化钛，能得到更高热传导率的衰减陶瓷，2 ) 渗碳多孔阻尼陶瓷是碳渗透多孔陶瓷(多孔Al2O3陶瓷、BeO陶瓷或其他陶瓷)燃烧氢制成的陶瓷也是阻尼陶瓷的缺点：性能不稳定，阻尼量受配方、原料处理、成形方法、烧结温度等影响很大。 在3.3电真空玻璃、显示装置、电光装置等中仍被广泛应用，在微波管中玻璃也被用于少量管的输出窗、放电管的共振窗等。 3.3电真空玻璃，(1)玻璃的组成成分是比较透明的液体物质，熔融时形

15、成连续的网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大，硬化不结晶的硅酸盐系非金属材料。 二氧化硅是主要成分，其本身可以单独形成玻璃，构成玻璃的基本骨架，玻璃总重量的二分之一到四分之三的玻璃是属于“玻璃状态”的物质，3.3电真空玻璃的优点： (a )玻璃成本低，原料丰富(b )玻璃对显示器件和电光器件来说特别重要的(c )加工性好，容易成形，(d )气密性好，没有通气性，清洁容易排气的(e )玻璃的电绝缘性能、化学稳定性等也能满足一般的电真空器件的要求。 缺点：损失大、强度差、无抗震、高温下无法工作等。 3.3电真空玻璃、(2)常用电真空玻璃钨组玻璃、钼组玻璃、铂组玻璃、钢组玻璃、石英玻璃(按膨胀系数)主要用于磁控管、气体放电管、导管、晶闸管和传统电子管。 特殊的电光源，如气体放电灯、卤素灯和紫外线灯