Cr2AlC高温吸波剂的制备及其吸波性能研究

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高温部件的雷达隐身技术面临严峻挑战,迫切需要开发可应用在高温工作条件下的雷达吸波材料,高温吸波材料的研究,目前多以吸波剂为研究对象。Cr2AlC是Cr-Al-C体系中的唯一三元化合物,其独特的层状结构也使其在抗氧化、耐腐蚀等方面具有优异的性能,有望应用在高温吸波领域。本文以Cr粉、Al粉、Cr3C2粉为原料,以Ba Cl2、KCl、Na Cl以及活性炭(C)为助溶剂,采用盐浴法在970℃下保温2h制备出纯度高且具有层状结构的Cr2AlC粉体,并对其电磁吸波性能进行了研究。此外,针对Cr2AlC在高温下的应用,对Cr2AlC粉体进行了不同温度下的氧化处理,研究了Cr2AlC粉体的氧化行为及氧化后的电磁吸波性能。为了进一步提高Cr2AlC粉体的抗氧化性能,采用正硅酸乙酯水解-缩聚法在Cr2AlC粉体表面包覆上一层SiO2,研究了不同包覆时长对Cr2AlC@SiO2粉体抗氧化性能和电磁吸波性能的影响。本文的主要研究内容及结果如下:1.采用盐浴法成功制备出了具有典型的层状结构的Cr2AlC粉体,仅含有少量的Cr7C3。将Cr2AlC粉体与石蜡混合制成Cr2AlC/石蜡复合物,复合物介电常数实部随频率增加而减小,虚部随着频率的增加而增大。Cr2AlC/石蜡复合物中Cr2AlC粉体的含量对其电磁吸波性能有一定的影响,同时考虑阻抗匹配及衰减特性,当Cr2AlC粉体含量为70 wt%时具有最佳的电磁吸波性能。2.针对高温应用环境,对Cr2AlC粉体进行了氧化行为分析,并采用FWO法计算了其固态氧化阶段的氧化动力学参数。对Cr2AlC粉体进行了不同温度的氧化实验,氧化后的粉体形貌、物相等在650℃以下无较大差异。当温度超过800℃,逐渐出现一些氧化相。不同温度下氧化的样品氧化物含量不同,对氧化后的Cr2AlC粉体的电磁吸波性能产生了一定的影响,随着氧化温度的升高吸波性能逐渐下降。3.利用正硅酸乙酯水解-缩聚法在Cr2AlC粉体表面包覆上一层SiO2。随着包覆时间的增加,包覆后的粉体逐渐团聚呈现不规则状,包覆层厚度增加。包覆时长为4h的样品呈现球状,包覆层厚度最薄。包覆后的粉体抗氧化性能得到了一定的提升,但包覆后的粉体表面覆盖了一层厚的绝缘层,其电磁吸波性能变差。
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