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FeCo基纳米晶吸收剂的制备与电磁性能研究

2020-12-07阅读(443)

FeCo基纳米晶吸收剂的制备与电磁性能研究

论文摘要

与传统的金属软磁材料相比,纳米晶软磁合金由纳米尺度的晶粒以及大量非晶界面组成,晶粒间的铁磁交换耦合作用使其内部的局域磁各向异性显著降低,因而具有优异的软磁性能,有望获得高磁导率。同时,这种特殊的纳米结构赋予了纳米晶软磁材料可调节性和可设计性,从而可以满足应用中的不同需求。本文以FeCo基合金为研究对象,试图揭示纳米晶的组分、工艺—结构—性能之间的关联,其中研究重点放在对微波电磁参数的调控上。文中首先研究了FeCo纳米晶机械合金化的过程及其对电磁性能的影响。在本文实验条件下,Fe0.7Co0.3样品完全合金化需要球磨30小时,且制备的FeCo纳米晶颗粒具有较高的比饱和磁化强度和较低的矫顽力,同时微波介电常数较低,因而在高频段具有较好的吸波性能。通过对两步球磨法制备的FeCo纳米晶颗粒显微形貌及电磁性能的研究,发现纳米晶合金的软磁性能有所恶化,但微波磁导率反而显著增大,这得益于在第二步机械研磨过程中纳米晶颗粒的扁平化转变。同时,颗粒的扁平状形貌增加了FeCo纳米晶填料在绝缘石蜡基体中的接触几率,导电通道容易形成,复合物的导电能力增强,从而使得微波介电常数升高,反射率吸收峰移向低频。针对上述颗粒扁平化在提高FeCo纳米晶合金复磁导率的同时也显著增加了微波介电常数的问题,利用RC等效电路法研究了非晶界面对纳米晶颗粒介电性能的影响。结果表明,介电常数虚部随着界面等效厚度的增加及其电导率的降低而单调减小;对于介电常数实部,在界面厚度比较小时,会得到增强,且界面电导率越小,这种增强作用越显著,当界面厚度增大时,与虚部的变化趋势一致。为此,利用两步球磨法制备了FeCoC和FeCoB纳米晶合金,通过XRD和TEM对微观结构分析,发现FeCoC是由α-Fe（Co）纳米晶、FeC和非晶C组成的多相复合结构,而FeCoB具有α-Fe（Co）纳米晶/非晶B双相结构。研究还发现,在保持较高复磁导率的同时,这种多相纳米结构大大降低了微波介电常数,与模型结果一致,从而有效地改善了低频吸波性能。上述研究表明,通过选择材料体系、调整工艺条件可实现对纳米晶合金微观结构的控制,从而达到有效调节微波电磁参数的目的。这对制备其他纳米复合吸收剂也有重要的指导作用。

论文目录

  • 表目录
  • 图目录
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 雷达吸波材料在隐身技术中的应用
  • 1.2 纳米（晶）磁性吸收剂的研究现状
  • 1.3 磁性吸波材料的电磁损耗机理
  • 1.3.1 复数磁导率
  • 1.3.2 复数介电常数
  • 1.3.3 电磁波在磁性介质中的传播
  • 1.3.4 电磁波吸收原理
  • 1.4 论文的选题背景、思路和研究内容
  • 第二章 实验与表征
  • 2.1 实验原料及仪器设备
  • 2.2 机械球磨法纳米晶材料制备技术
  • 2.2.1 球料比
  • 2.2.2 过程控制剂
  • 2.2.3 转速
  • 2.2.4 其他注意事项
  • 2.3 表征方法
  • 2.3.1 X 射线衍射分析
  • 2.3.2 微观结构分析
  • 2.3.3 静态磁性能测试
  • 2.3.4 微波电磁性能表征
  • 第三章 FeCo 纳米晶吸收剂电磁性能研究
  • 3.1 材料体系的选择
  • 3.2 FeCo 纳米晶机械合金化过程与性能研究
  • 3.2.1 机械合金化过程研究
  • 3.2.2 机械合金化对FeCo 纳米晶静态磁性能的影响
  • 3.2.3 机械合金化对FeCo 纳米晶微波电磁参数的影响
  • 3.2.4 机械合金化对FeCo 纳米晶吸波性能的影响
  • 3.3 两步机械球磨法制备FeCo 纳米晶及其性能研究
  • 3.3.1 形貌对磁谱特性的影响
  • 3.3.2 FeCo 纳米晶样品的制备
  • 3.3.3 机械研磨对FeCo 纳米晶合金微结构的影响
  • 3.3.4 机械研磨对FeCo 纳米晶合金静态磁性能的影响
  • 3.3.5 机械研磨对FeCo 纳米晶合金微波电磁参数的影响
  • 3.3.6 机械研磨对FeCo 纳米晶合金吸波性能的影响
  • 第四章 掺杂对FeCo 基纳米晶吸收剂电磁性能的影响
  • 4.1 纳米晶颗粒界面特性分析
  • 4.1.1 模型的建立与求解
  • 4.1.2 界面对纳米晶介电性能的影响
  • 4.1.3 模型的应用
  • 4.2 FeCo 基纳米晶合金电磁性能研究
  • 4.2.1 FeCo 基纳米晶样品的制备
  • 4.2.2 C、B 含量对FeCo 基纳米晶合金物相组成的影响
  • 4.2.3 C、B 含量对FeCo 基纳米晶微观结构的影响
  • 4.2.4 C、B 含量对FeCo 基纳米晶静态磁性能的影响
  • 4.2.5 C、B 含量对FeCo 基纳米晶微波电磁参数的影响
  • 4.2.6 C、B 含量对FeCo 基纳米晶吸波特性的影响
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 结论
  • 5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 发表论文情况

    • 相关论文文献

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