论文部分内容阅读
随着电子工业、通信技术的发展以及军事隐身需求的不断增加,微波吸收材料逐渐成为一个新的研究热点。FeSiAl合金具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力,是一种具有潜在应用前景的吸收剂,对其进行系统研究具有非常重要的意义。论文采用机械研磨法制备了具有平面各向异性的片状FeSiAl微粉,研究了热处理退火和表面氧化对片状FeSiAl合金电磁及其吸波性能的影响;采用机械合金化法制备了块状和片状Fe85Si9.6Al5.4合金,对制备工艺、材料的电磁及其吸波性能进行了系统研究。 首先,以市售不规则块状FeSiAl微粉为原料,采用机械研磨法对其进行扁平化处理,结果发现:与块状微粉相比,片状微粉具有更高的磁导率和介电常数。在氩气气氛保护下对片状微粉进行热处理退火后,衍射峰强度变大,同时有DO3新相形成;片状微粉的静磁性能及高频磁导率得到明显提高。当退火温度为700℃时,饱和磁化强度Ms从118.6 emu·g-1增加至130.4 emu·g-1,矫顽力Hc从28 Oe减小至18Oe,在0.5GHz处,磁导率实部μ从4.5增加至6。厚度为5mm的FeSiAl/石蜡复合材料,在1.12GHz处,具有最佳的阻抗匹配值0.86,最低反射率RL值-22.64dB,RL<-10dB的带宽为0.51GHz;采用双氧水/无水乙醇混合溶液对片状微粉进行氧化处理,结果发现:表面氧化并不改变片状微粉的相组成及微观形貌;氧化后微粉表面的O1s的结合能逐渐降低,Ms只是略微有所下降,证明了表面生成了氧化膜,且氧化层的厚度很薄。双氧水与乙醇的比例对微粉的电磁性能有重要的影响:当双氧水含量较低时(25%),改性粉末的介电常数下降的并不明显,而当双氧水含量较高时(100%),改性粉末的磁导率恶化降低严重,只有当双氧水含量比例适中时(50%),改性粉末能够在磁导率基本保持不变的同时,介电常数又得到显著降低,阻抗匹配性能得到了改善,低频(0.5-5GHz)吸波性能得到明显的提高;以两种优化工艺制备后的改性微粉为吸收剂,制备厚度为5.5mm的FeSiAl/石蜡复合材料复合材料,在1.17GHz处阻抗匹配值为1.01,最低反射率为-41.54dB,有望能应用于L和S波段。 其次,以单质Fe、Si和Al粉为原料,采用了机械合金化法制备了Fe85Si9.6Al5.4合金粉末,研究了球料比和球磨时间对合金化过程及其产物性能的影响。结果表明:最佳的合成工艺参数为:球料比40∶1,球磨时间100h。所合成的FeSiAl微粉物相为BCC-Fe(Si,Al)固溶体,形貌为块状,具有较大的晶格应力(0.324%)和矫顽力(122.8 Oe),在0.5~12GHz内具有较低低的介电常数和相对较高的复磁导率。700℃氩气气氛下热处理退火处理后的FeSiAl微粉物相为DO3相,晶格应力得到显著地缓解(0.084%),矫顽力得到明显的降低(23Oe),Fe85Si9.6Al5.4粉末在0.5GHz处的磁导率从2.5提高至3.7,而介电常数几乎保持不变。厚度为2mm的FeSiAl/石蜡复合材料,在8.59GHz处,最低反射率为-13.07dB,具有厚度薄、吸收强的特点,适合用于5~12GHz高频(C波段和X波段)电磁波波段。 最后,结合市售不规则块状FeSiAl微粉扁平化处理的研究结果,对机械合金化法制备的FeSiAl合金进行湿法球磨处理。随着湿磨时间的延长,粉末的扁平化程度逐步提高,当球磨时间大于15h时,样品的扁平度开始下降。所制得的片状微粉介电常数较大,磁导率相对较高。采用热处理退火和表面氧化工艺对扁平状Fe85Si9.6Al5.4粉末进行处理,结果发现,经退火和氧化改性后,粉末在低频0.5-5GHz内显示了较佳的吸波性能。与市售FeSiAl微粉相比,采用机械合金化法制备的Fe85Si9.6Al5.4微粉在较高频段(5~12GHz)内吸波性能更加优异。