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随着电子信息技术的高速发展,各种电子产品及器件日益增多,继而电磁污染日益加剧,急需发展“薄、轻、宽、强”的高效电磁屏蔽材料。金属材料具有高的电导率(铜、铝、镍等)和高的磁导率(纯铁、硅钢、坡莫合金、铁铝合金等),是应用最广的电磁屏蔽材料。与聚合物/碳材料、MXenes电磁屏蔽材料相比,金属材料具有更优异的力学性能、更高的温度稳定性、良好的加工性能和出色的电磁屏蔽性能。然而,金属电磁屏蔽材料仍存在很多问题和挑战,如重量大、频带窄、大面积施工困难、难以屏蔽异形器件等。如何通过结构设计获得轻薄高效的金属电磁屏蔽材料是本论文研究的重点。针对以上问题,本学位论文展开了以下研究:(1)超薄柔性Fe-Si-B@Ni-Cu-P多层非晶复合材料的制备及其电磁屏蔽性能研究针对导磁金属材料高频电磁屏蔽性能差、厚度大等问题,以Fe-Si-B非晶软磁带材(牌号:1K101)为基底,通过化学镀的方法在其表面沉积了具有高导电性的Ni-Cu-P镀层,制备了具有“导电层/导磁层/导电层”结构的功能复合带材。由复合带材叠加、粘结而成的多层复合电磁屏蔽材料兼具优异的软磁性能、高的导电性和出众的电磁屏蔽性能。厚度仅为0.1 mm的该Fe基非晶电磁屏蔽复合材料在X波段(8-12 GHz)的电磁屏蔽效能高达42 dB,远超工业标准的20dB。同传统金属基电磁屏蔽材料相比,该多层复合材料兼具高的屏蔽效能和超薄的厚度。此外,该复合材料还拥有良好的耐腐蚀性、高的热稳定性、优良的机械性能和弯曲稳定性,使其在严苛环境下的电磁防护领域具有一定的竞争优势。(2)改性Fe基非晶涂层的设计及其电磁屏蔽性能研究为突破Fe基非晶电磁屏蔽材料的尺寸限制,以Fe-Si-B-P-Nb非晶软磁粉末为基底,采用化学镀的方法在其表面包覆一层导电的Ni-Cu-P镀层,制备出具有高温抗氧化能力且满足热喷涂要求的的核壳结构粉末。再利用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)技术,在铝板表面喷涂厚度为300400μm的Fe基非晶涂层。结果显示,在改性涂层内部均匀分布着大量高导电性的Ni-Cu-P相(厚100 nm,宽几十μm),且氧含量较原始粉末制备的涂层低约1000 ppm。Ni-Cu-P改性涂层在X波段的屏蔽效能可达32 dB,比原始Fe基非晶涂层的屏蔽效能高1015 dB。其原因在于:改性的非晶改性涂层软磁性能更优异,且涂层内部Ni-Cu-P导电相与Fe基非晶相表现出更强的电磁相互作用,同时大量Ni-Cu-P相使涂层内部不连续界面增多,引起更多的吸收损耗和多重散射损耗,从而降低电磁波的能量。(3)Ni-Cu-P改性Fe基非晶粉末的抗氧化机制研究化学镀Ni-Cu-P可有效提高非晶粉末的高温抗氧化性,并降低热喷涂涂层的氧含量,是提高涂层电磁屏蔽性能的关键因素之一,但Ni-Cu-P改善非晶粉末高温抗氧化性的机制仍不清楚。针对这一问题,我们研究了化学镀时间、主盐浓度、Fe基粉末的成分和结构对改性粉末抗氧化性的影响。通过观测非晶粉末横截面形貌和成分分布随温度的变化规律,分析了非晶粉末的高温抗氧化机理。研究发现,原始非晶粉末的氧化是Fe元素向外扩散及O元素向内溶解的过程,氧化产物主要是Fe2O3。而在高温氧化气氛中,非晶改性粉末表面的Ni-Cu-P镀层可以有效的阻碍Fe元素和O元素的互扩散,从而避免改性粉末内部的Fe基粉末氧化。改性粉末的氧化主要是Ni-Cu-P镀层的氧化,随着氧化时间和温度的增加,氧元素逐渐向内扩撒,形成Ni和Cu的氧化物,及少量Fe的氧化物,Cu元素不断向外扩散,最终在镀层表面形成Cu2O,形成多层Ni和Cu的氧化物,从而有效避免Fe元素的氧化,提高了非晶粉末的高温抗氧化性。