[发明专利]分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于包括导热段(1)、过渡段(2)和发射段(3)；

阴极的导热段(1)与环绕在推力器外部的阴极水冷筒套采用锥面密封连接，过渡段(2)用于连接发射段(3)和导热段(1)，导热段(1)内部设有进气缓冲腔体(4)，过渡段(2)和发射段(3)内部设有相互贯通的多孔导流通道(5)，进气缓冲腔体(4)与多孔导流通道(5)连通，等离子体通过进气缓冲腔体(4)进入多孔导流通道(5)，经过多孔导流通道(5)传输至发射段(3)，发射段(3)发射电子将工质电离成等离子体；发射段(3)发射电子时会产生大量的多余热量，通过过渡段(2)将发射段(3)产生热量传导至导热段(1)，再通过阴极水冷筒套散热，降低发射段(3)的表面温度，防止发射段(3)的烧蚀，所述导热段(1)的采用与阴极水冷筒套材料一致的金属材料制成，材料为铜合金或铜，所述过渡段(2)采用钨基氧化物和铜混合材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于所述导热段(1)的长度与环绕的阴极水冷筒套锥面长度一致，以便进行充分的热交换，将阴极发射电子时产生的热量传送出去，长度为30mm。

3.根据权利要求2所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于所述发射段(3)长度为10～20mm。

4.根据权利要求3所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于所述过渡段(2)的长度满足如下关系：过渡段长度＝阴极长度-发射段长度-导热段长度，阴极长度为60～68mm。

5.根据权利要求1所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于所述过渡段(2)由骨架和镀层组成，骨架采用与发射段(3)材料，镀层采用与导热段(1)相同材料制成。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于：所述导热段(1)和过渡段(2)采用一体化熔渗成型工艺或焊接方式连接。

7.根据权利要求1～5任一项所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于：所述过渡段(2)和发射段(3)采用焊接方式连接。

8.根据权利要求1～5任一项所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于所述发射段(3)材料为钨基氧化物复合材料。

9.根据权利要求1～5任一项所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极，其特征在于所述导热段(1)的外表面为锥型面，与阴极水冷筒套结构进行锥形连接。

10.一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、制备发射段(3)粗胚；

(2)、采用与发射段(3)粗胚相同的材料制成多孔骨架，作为过渡段(2)的骨架；

(3)、将过渡段(2)的骨架与发射段(3)焊接相连；

(4)、将焊接发射段(3)的多孔骨架放入过渡段(2)模具中，在H2气氛炉中进行渗铜铸造，使熔化的铜熔渗入多孔骨架中，多余的铜附着在过渡段(2)表面；

(5)、将阴极导热段(1)与过渡段(2)焊接在一起；

(6)、通过机械加工在步骤(5)加工的粗胚上加工进气缓冲腔体(4)与多孔导流通道(5)。

11.根据权利要求10所述的一种分段式复合结构磁等离子体动力推力器阴极制备方法，其特征在于所述过渡段(2)采用钨基氧化物和铜混合材料制成。