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现代真空电子器件特别是高端的太赫兹器件需要发射稳定、发射电流密度较大、发射寿命长的高性能阴极。但传统阴极钨基体存在孔度波动大、平均孔径偏大、闭孔率较高、骨架强度低等问题。因此,改善多孔钨基体的孔隙特性和力学性能对高性能阴极乃至整体器件质量的提升至关重要。本文以中颗粒规格钨粉为原料,采用射流分级技术对原料粉进行粒度调控,冷等静压压制成型,氢气高温烧结钨压坯得到钨烧结体,再经渗铜、机加工及去铜处理,制备出多孔钨基体。采用振实密度仪、FE-SEM、XPS、激光粒度分析仪,表征了钨粉振实密度、颗粒形貌、化学成分、粒度及其分布;采用万能拉伸试验机、维氏硬度计、压汞仪等,表征了钨铜材料的力学性能及钨基体的力学性能和孔隙特性;后续对试制阴极进行发射性能测试,得到以下结论:(1)GW045、GW050原料钨粉经粒度调控后,分级钨粉粒度分布变窄;振实密度明显提高,预示其将具有更好的颗粒堆垛和压制性能:XPS结果表明:分级钨粉存在对阴极发射不利的WO3、WO2等氧化污染,因此压制成型前的净化处理至关重要。(2)GW045、GW050分级钨粉经冷等静压(200MPa,10min)成型得到规整的钨压坯;棒坯的相对密度分别为66.4%和68.3%与振实密度的大小有较好的对应关系。此外,为了达到阴极应用对钨棒坯密度的高均一性要求,需尽量克服高长径比带来的压制密度差异,棒坯解剖实验支持将钨棒坯密度波动大的底端截取20～30mm。(3)GW045分级钨粉压制钨棒坯孔隙度由1900℃的22.80/0线性降低至2050℃的17.8%;相应地,GW050分级粉压制钨棒坯孔隙度由1900℃的24.4%逐步降低至2050℃的20.8%。由于钨棒坯的烧结为典型的单元系烧结,随着烧结温度的提高,钨原子扩散加剧,烧结颈不断长大。(4)GW045分级钨粉压制、2000℃烧结钨渗铜材料的抗拉强度为864MPa,维氏硬度HV10为308.5±10.5MPa,具备良好的加工性能。拉伸断口形貌存在呈冰糖状的沿晶断裂和骨架颗粒类似于河流花样的解理断裂,整体断口以解理断裂为主。(5)压汞及力学性能测试结果表明,本文已制备出通孔度(18～25)%、平均孔径1.0～1.6μm、闭孔率(<1%)、抗拉强度不低于100MPa多孔钨基体。后续对试制阴极进行发射及欠热特性测试,阴极在1050℃Cb正常工作时,脉冲电流密度为28.14A/cm2,斜率为1.35;且特征工作点T80(834℃b)较低,综合表明阴极具备良好的发射性能。