一种矩形波导管的制作方法

本发明涉及一种波导管，具体涉及一种矩形波导管。

背景技术：

波导管是一种内部中空的金属管材，用于传递高频电磁波。由于电磁波在波导管中能够几乎无损耗地传播，因此波导管在微波、航天、航空、雷达等多个领域都得到了广泛应用。

现有技术中，波导管具有矩形、圆形、半圆形等多种形状，均采用铝合金材料或铜合金材料制成。铝合金和铜合金的波导管传导性能良好，但这两种合金的密度均较大(铝合金约为2.7g/cm³，铜合金约为8.5g/cm³)，因此该两种材料制备得到的波导管均具有一定的重量。

然而，在航空航天领域，这样的波导管应用在设备中时容易导致设备过重，从而影响航行安全。因此，波导管的重量制约了其在航空航天领域的应用，而现有技术中还没有重量轻、传导能力强的材料应用在波导管的制造当中。

技术实现要素：

为解决上述问题，提供一种重量轻同时具有强传导能力的矩形波导管，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种矩形波导管，其特征在于：矩形波导管采用镁锂合金材料制成，其中，镁锂合金材料的成分为：以质量百分比计，锂为8.0％～10.0％，锌为0.8％～1.5％，余量为镁。

本发明提供的矩形波导管，还可以具有这样的技术特征，其中，矩形波导管采用圆形镁锂合金管坯通过冷拉拔法制备得到，冷拉拔法中，至少采用两个道次对圆形镁锂合金管坯进行拉拔，使圆形镁锂合金管坯逐渐减径减壁从而得到矩形波导管。

本发明提供的矩形波导管，还可以具有这样的技术特征，其中，冷拉拔法中，对圆形镁锂合金管坯进行拉拔前对圆形镁锂合金管坯的内外壁均进行涂抹润滑油。

本发明提供的矩形波导管，还可以具有这样的技术特征，其中，道次的数量为两个道次。

本发明提供的矩形波导管，还可以具有这样的技术特征，其中，镁锂合金材料的密度为1.35-1.65g/cm³。

本发明提供的矩形波导管，还可以具有这样的技术特征，其中，矩形波导管为空心管，其外口径横截面及内口径横截面均为矩形。

发明作用与效果

根据本发明提供的矩形波导管，由于采用了以质量百分比计锂为8.0％～10.0％、锌为0.8％～1.5％、余量为镁的镁锂合金材料制成，该镁锂合金材料的密度仅为1.35-1.65g/cm³，因此该矩形波导管与通常的铝合金波导管或铜合金波导管相比具有重量极轻的优势，有利于设备减重，因而能够应用在航空航天领域。

附图说明

图1为本发明实施例的矩形波导管的截面示意图；

图2为本发明实施例的冷拉拔设备结构示意图；

图3为本发明实施例的冷拉拔工艺中管坯的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例来说明本发明的具体实施方式。

<实施例>

图1是本发明实施例的矩形波导管的截面示意图。

如图1所示，矩形波导管100呈空心管状结构，其内口径横截面和外口径横截面均为矩形。

在本实施例中，矩形波导管100的内口径尺寸为28.5mm×12.62mm，其公差为±0.05mm；外口径尺寸31.75mm×15.87mm，公差为±0.08mm。另外，该矩形波导管100的直线度在0.5mm/m以内，内表面粗糙度ra为0.5um～0.8um。

矩形波导管100采用镁锂合金材料制成，该镁锂合金材料的成分为：以质量百分比计，锂为8.0％～10.0％，锌为0.8％～1.5％，余量为镁。

以下结合附图说明矩形波导管的制备方法。

本实施例的矩形波导管100通过冷拉拔法制备得到，采用的原材料为圆形镁锂合金材料管坯。该冷拉拔法中，采用两个道次对圆形镁锂合金管坯进行拉拔，使圆形镁锂合金管坯逐渐减径减壁从而得到矩形波导管。

图2为本发明实施例的冷拉拔设备结构示意图。

如图2所示，本实施例的冷拉拔设备中，每个道次均包括内模具1以及外模具2。其中，内模具1为固定短芯头。

进行冷拉拔时，先在管坯的内外表面涂抹润滑油，再将圆形镁锂合金管坯200塞入外模具2，然后将内模具1塞入圆形镁锂合金管坯200内，采用外力将圆形镁锂合金管坯200的另一端向外拉拔，通过内模具1和外模具2配合使其形状改变。其中，内模具1和外模具2之间的空隙形状就是拉拔后的管坯形状。

图3为本发明实施例的冷拉拔工艺中管坯的截面示意图。

如图3所示，本实施例中，圆形镁锂合金管坯200经过第一道次的拉拔后，其横截面成为介于圆形和矩形之间的形状，得到拉拔管坯201。该拉拔管坯201再经第二道次的拉拔后，其横截面进一步成为矩形，从而得到矩形波导管100。

上述过程中，第一道次中的内模具1和外模具2之间的空隙形状与拉拔管坯201的横截面形状相同，第二道次中的内模具1和外模具2之间的空隙形状与矩形波导管100的横截面形状相同。

以下结合数据表格说明采用不同的材料制得的矩形波导管的不同特性。下述表格中，不同种类镁理合金的成分均符合按质量百分比计锂为8.0％～10.0％、锌为0.8％～1.5％、余量为镁的范围。

(一)比强度及比模量的比较

比强度是材料的强度除以其表观密度，又称为强度－重量比；比模量是材料单位密度的弹性模量，又称劲度－质量比。

表1不同材料制备矩形波导管的比强度及比模量的比较

根据表1可知，与其他材料相比，镁理合金具有高比强度、高比模量。

(二)刚性

采用镁锂合金与钢铁分别制备矩形波导管，测得镁锂合金的刚性是钢铁的22倍，并且满足相同刚性所需的镁锂合金重量仅为钢铁的1/3。

(三)导电性及导热性

表2不同材料制备矩形波导管的热导率及电阻率比较

根据表2可知，镁锂合金热导率约为塑料的300～400倍、碳纤维复合材料的30～50倍；镁锂合金的导电性约为塑料的1016倍、碳纤维复合材料的104倍。

(四)减震性

减震性是材料在制备波导中的一种特性，由于不同材料的内耗系数不同，因而对能量的消耗也不同。当材料能够尽量将能量消耗在内部时，就可以有效减少震动，提高设备的稳定性。

表3不同材料制备矩形波导管的内耗系数比较

根据表3可知，采用镁锂合金制备矩形波导管时，其内耗系数大于其他多种材料，因此与其他材料相比，镁锂合金能够更好地将能量消耗在内部，有效减少震动。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的矩形波导管，由于采用了以质量百分比计锂为8.0％～10.0％、锌为0.8％～1.5％、余量为镁的镁锂合金材料制成，该镁锂合金材料的密度仅为1.35-1.65g/cm³，因此该矩形波导管与通常的铝合金波导管或铜合金波导管相比具有重量极轻的优势，有利于设备减重，因而能够应用在航空航天领域。

与其他材料相比，采用镁锂合金制备矩形波导管还能够使矩形波导管具有高比强度、高比模量、高刚性、高导热性、高导电性、高减震性，因此本发明的矩形波导管不仅重量极轻，还具有适用于作为波导应用的多种优良特性。

此外，由于采用冷拉拔法来制备上述矩形波导管，因此矩形波导管的内外口径更易控制，其尺寸、尺寸公差及平面度更符合需求，使得该矩形波导管的传导效率良好。

由于冷拉拔制备工艺中采用了两个道次使圆形镁锂合金管坯逐渐成形，因此能够在精简工艺的前提下使得矩形波导管顺利成形，并能够防止单道次拉拔所造成的不均匀现象。

由于每个道次前均对管坯的内外表面涂抹了润滑油，因此，一方面使得矩形波导管的表面粗糙度ra较低，进一步提高了其传导效率，另一方面还使得矩形波导管表面平整，不易发生氧化。