摘要
目前在高频率、大功率真空电子管中使用最广泛的阴极材料是钍钨阴极。但是钍元素是一种发射性金属元素，导致废弃的钍钨丝材不能回收循环利用;其次，钍钨合金塑性变形能力差，其成丝良品率仅有70％-80％,且在后期器件组装和使用过程中也容易发生脆断。镧钼阴极由于其工作温度低、电子发射性能好等特点，有望成为替代钍钨阴极的材料之一，但是本课题组前期研究发现,在阴极工作中，阴极丝材出现软化现象，导致其寿命衰减。而钨是高熔点金属，且能与钼形成固溶体，能改善钼合金高温变形问题，本课题选择掺杂钨来改善镧钼阴极以期提高其在微波炉磁控管中的工作寿命。 本文采用溶胶凝胶法制备氧化镧、钨共掺钼粉体（简称钨镧钼粉体），研究结果表明:溶胶凝胶法制备的钨镧钼粉末粒度大小均一，钨的掺杂能够有效的细化晶粒，且随着钨含量的提升，粒径呈现细化趋势。主要原因是钨的加入能够缩短Mo-O键长，抑制了氧化物粉体的还原过程，且在还原形核时充当Mo晶粒的形核点，起到细化晶粒的作用。 采用等静压法、中频烧结法制备的钼合金相对密度高达96-98％,且随着钨含量的增加，合金相对致密度增加。主要原因是烧结过程中，W的存在抑制了晶界的扩散，可以有效抑制晶粒的长大，从而增大烧结推动力，促进了致密化。应力-应变曲线结果表明，钨的加入（W含量1 wt.％-5 wt.％）提升了钨镧钼合金的屈服强度，这主要归功于钨的加入细化了基体晶粒和第二相氧化物颗粒，使得合金强度得到提升。同时钨（W含量1 wt.％-3 wt.％）细化晶粒也能够有效提高基体塑性变形能力，但是由于钨是脆性颗粒，（W含量3wt.％-5wt.％）钨的加入使得基体塑性下降，所以钼合金的塑性变形能力呈现先上升后下降趋势。 将上述钨镧钼合金拉丝制成阴极丝，装入磁控管进行测试。本文分析了碳化时间和不同W含量对钨镧钼阴极的碳化度的影响，结果表明:较长的碳化时间有利于碳化反应的进行和C原子的扩散，阴极的碳化率也随之增加，但是W的加入提高了基体致密度，阻碍了 C原子在基体内部的扩散，抑制了碳化反应，降低了碳化率。将不同钨含量的镧钼阴极丝进行电子发射性能测试，其发射性能均良好，达到磁控管用阴极发射要求。经过激活工艺之后，磁控管的真空度得到明显改善。装配有1W-3La-Mo阴极的磁控管装入微波炉进行标准寿命测试,阴极在工作电压2.0V、工作电流4A的情况下，达到微波炉额定的850W的功率要求，但是在测试过程中出现了磁铁圈开裂的情况，这是由于工作时，Mo基阴极工作温度过高，导致其磁铁圈处于长时间高温而断裂，导致了磁控管寿命的终结，但此时阴极并未出现软化或断裂，表面W的加入有效改善了钼合金高温力学性能。
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