[发明专利]一种行波管夹持杆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微波真空电子技术领域，具体涉及与行波管中的慢波电路配套使用的陶瓷夹持杆。 

背景技术

行波管是真空电子学领域内最为重要的一类微波、毫米波源，具有大功率、高效率、高增益、宽频带的特点，广泛应用于微波毫米波雷达、电子对抗、制导、通信、微波遥感、微博测量等领域。慢波电路作为行波管中进行注-波互作用以激励放大微波毫米波能量的电路，是行波管的核心，其性能直接决定着行波管的技术水平。 

在行波管的慢波电路中，比如螺旋线慢波系统，双绕螺旋线慢波系统以及环-杆慢波系统等，大量使用了陶瓷夹持杆，其形状如图1到图3所示。这些陶瓷夹持杆除起到介质绝缘，还有改善慢波电路色散特性的作用。由于陶瓷夹持杆都比较脆弱，慢波结构在装配的时候很容易因为受力不均匀而发生断裂，造成大量材料的浪费。若使用的是氧化铍陶瓷材料，在发生断裂时产生的氧化铍粉末为剧毒材料，很容易引起环境污染。另外，行波管在高温、剧烈振动的环境下工作时，陶瓷夹持杆很可能会断裂成几部分，从而使行波管的性能下降，寿命减少。因此，非常有必要寻找一种既具有高的机械强度，又具有一定柔韧性能的陶瓷夹持杆。 

发明内容

本发明提出一种行波管陶瓷夹持杆及其制备方法，该陶瓷夹持杆不仅具有较高的机械强度，而且还有一定的柔韧性能，克服了背景技术中陶瓷夹持杆装配时易断裂的缺点。 

本发明为实现上述目的采用以下技术方案： 

本发明提供了一种行波管陶瓷夹持杆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

首先在金属内芯的外表面镀一层金属或合金层，如镍、铜、银-铜合金、金-铜合金，锗-铜合金等中的一种，然后再在金属或合金层的外表面镀一层活性金属如钛、锆、钽、铌中的一种。第一层的金属或合金层很容易在低于活性金属熔点的温度下与活性金属形成液相合金，这时已处于液相状态下的钛很容易与陶瓷表面发生反应，从而可以完成金属与陶瓷的封接。 

将外表面镀有金属层的金属内芯固定在压制陶瓷夹持杆的模具的内部； 

在压制陶瓷夹持杆的模具中填满陶瓷材料，并开始陶瓷夹持杆的压制，压制压力在20-30MPa左右，压制时间为15-25分钟； 

将压制好的陶瓷夹持杆放在1500℃-1700℃的高温中烧结2-4个小时，得到陶瓷夹持杆成品。 

上述技术方案中，所述金属内芯的线膨胀系数与所述陶瓷材料的线膨胀系数相同或者相近。 

上述技术方案中，所述金属内芯的材料为低膨胀金属，如铁镍钴磁封合金4J33或4J34。 

上述技术方案中，所述陶瓷材料为氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化铝陶瓷中的一种。 

上述技术方案中，所述陶瓷夹持杆的横截面形状为矩形、圆形、扇形、梯形、品字形中的一种；所述金属内芯的横截面形状为与陶瓷夹持杆横截面形状相同的矩形、圆形、扇形、梯形、品字形中的一种。 

本发明还提供了一种行波管陶瓷夹持杆，其特征在于：包括金属内芯和位于 金属内芯外的陶瓷材料层，所述金属内芯的线膨胀系数与所述陶瓷材料的线膨胀系数相同或者相近，所述金属内芯的外表面上设有至少一层活性金属层。 

上述一种行波管陶瓷夹持杆的技术方案中，所述金属内芯的材料为低膨胀金属，如铁镍钴磁封合金4J33或4J34。 

上述一种行波管陶瓷夹持杆的技术方案中，所述陶瓷材料为氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷、氧化铝陶瓷中的一种。 

上述一种行波管陶瓷夹持杆的技术方案中，所述陶瓷夹持杆的横截面形状为矩形、圆形、扇形、梯形、品字形中的一种；所述金属内芯的横截面形状为与陶瓷夹持杆横截面形状相同的矩形、圆形、扇形、梯形、品字形中的一种。 

本发明的有益效果如下： 

（1）本发明所提供的一种带金属内芯的陶瓷夹持杆与常规陶瓷夹持杆相比，具有更好的强度和柔韧性，因此用于慢波结构的装配时，不容易断裂。 

（2）本发明的一种带金属内芯的陶瓷夹持杆在慢波结构中不仅起到介质绝缘的作用，还起到翼片加载的作用，故可以改善慢波结构的色散特性，增加行波管的带宽。另外，由于毫米波慢波结构的横截面尺寸很小，在很小尺寸的慢波结构中加工翼片相当困难，难以保证加工的精度，因此本发明提高了慢波结构的加工精度，同时还降低了制造成本。 

附图说明

图1是传统的矩形陶瓷夹持杆； 

图2是传统的圆形陶瓷夹持杆； 

图3是传统的扇形陶瓷持杆； 

图4是本发明的一种带矩形金属内芯的矩形陶瓷夹持杆；