行波管在高频率、宽频带、功率大等方面具有一定优势,在军用卫星和干扰机等雷达系统中发挥重大作用。自制与国外行波管相比,在性能上差距较小,但在质量和可靠性方面差距较大。为了提高自制行波管质量和可靠性,本工作通过扫描电子显微镜对行波管及材料的微观结构进行形貌分析结合能谱仪对材料进行成分分析,开展了对行波管阴极发射性能变差分析研究、慢波结构散热性能下降和管壳漏气原因分析等工作,主要工作内容如下。(1)微观分析技术在行波管及材料研究中的应用。微观分析技术在选择合适原材料方面的应用,列举了通过扫描电子显微镜对钨粉进行形貌分析;在研究最佳工艺方面,列举了通过采用微观手段检测从钼酸铵到钼粉的工艺过程中不同阶段的形貌图,以便指导钼粉的生产工艺;在失效分析方面,列举阴极筒在装配中脱落产生的原因。(2)行波管阴极材料分析研究。针对阴极发射性能降低问题,通过对阴极表面及体内不同微区的发射物质进行微观对比分析,分析结果表明,钨海绵体受热不均匀,发射物质过度析出在表面,而导致阴极的电流发射性能下降。针对阴极钼支撑筒开裂和变形现象,通过对比分析不同结构和不同焊接工艺的阴极,找出来钼支撑筒开裂的原因为焊接处钼金属的晶界被弱化所致;钼支撑筒变形的原因为焊缝附近的钨钼产生在焊接过程中产生的拉力引起钼筒变形。采用扫描电镜对钨海绵体进行微观质量评价,及对比国内外覆膜阴极,从结构、发射面、覆膜厚度和发射物含量各方面采用微观分析手段进行对比分析,对自制覆膜阴极质量进行评价。(3)行波管用慢波结构及材料的显微分析研究。针对钼螺旋形镀层脱落现象,对比分析正常和脱落区域的钼螺旋形,找出镀层脱落的原因为喷砂过后的残留物粘接在钼表面,导致后续镀镍和镀铜失败。针对慢波结构散热性能下降问题,对加载条进行微观分析,找到散热性能下降的原因是慢波系统工作温度过高使钨-铜合金导热性能下降,慢波系统温度升高所致。针对衰减器表面存在的斑点问题,对正常和斑点区域进行对比分析,找出了原因为工艺工程中钙等杂质的引入导致。最后,针对慢波结构镍铜合金管壳漏气问题,运用扫面电子显微镜和能谱仪对管壳进行微观结构和成分分析。结果表明,烧氢工序中引入的氧与镍铜合金中杂锰元素发生反应,反应物弱化了晶界内聚力,使合金在晶界处容易出现开裂,导致镍铜合金管壳漏气。(4)微观分析案例库。针对本课题组在长期的行波管及材料的研制和微观分析测试工作中,积累了大量分析研究案例,为了使这些资料的有效存储和合理利用问题,开发了微观分析案例库,并将典型案例从材料、工艺、质量、失效、分析测试方法和其它等方面进行分类整理后添加入库。该数据库可以实现了方便、快捷的数据查阅和更新。以上结果为行波管阴极和慢波结构及材料在进一步研究过程中提供了重要的分析数据,对行波管质量和可靠性研究起到了重要的促进作用。