论文摘要
金属/陶瓷复合材料,也称金属陶瓷,是由金属相与陶瓷相组成的非均质复合材料。这种复合材料中,金属相的含量达到逾渗阈值时,有可能呈现负介电性质；同时,由于各种磁共振,铁磁性的金属相会导致复合材料具有负的磁导率。本文主要研究铁磁金属/氧化铝复合材料的高频性能,分析其介电常数和磁导率频散特性,探索其呈现负介电常数和负磁导率的规律。这种金属陶瓷双负材料在电子元器件、通讯、隐身等领域具有重要应用前景。以铁磁金属粉和氧化铝粉为原料,利用热压烧结工艺制备不同金属含量的Fe/Al2O3、FeNiMo/Al2O3、FeNi50/Al2O3三种金属陶瓷复合材料。利用阻抗分析仪测试材料高频频段的介电常数及磁导率,重点研究不同金属含量对复合材料高频性能的影响。并对试样的物相组成,显微组织进行表征和分析。研究表明,铁磁金属/氧化铝复合材料的高频介电性能与金属相含量有很大关系。当金属含量较低时,金属颗粒弥散分布于基体中,复合材料呈现类似于陶瓷的介电性质,介电常数为正值。由于界面极化的影响,介电常数实部及虚部均随金属含量的增加而增大。此时,材料电抗值为负值,材料为电容性。而当金属含量较高时,陶瓷基体中金属相尺寸增大且连通性增强,复合材料由于逾渗行为发生绝缘-金属转变,材料电导率明显提高,出现类似于金属的负介电行为。此时,复合材料为电感性。同时,蠕虫状形貌的Fe相比类球形的FeNiMo相连通性更强,所以Fe/Al2O3比FeNiMo/Al2O3逾渗阈值低。负介电结果可以用Drude模型较好的解释。Fe/Al2O3及FeNiMo/Al2O3复合材料的高频磁性能与金属相含量也有很大关系。当金属含量较低时,复合材料的磁导率为正。当金属含量较高时,Fe/Al2O3和FeNiMo/Al2O3的磁导率实部在某些频率区间为负值。本文的研究意义在于探索具有双负性质的金属／陶瓷复合材料,一方面可丰富双负材料的内涵,具有理论意义；另一方面所制备的材料在电子元器件、通讯、隐身等领域具有重要应用前景。在电真空器件中,金属陶瓷可以用作电子管的衰减瓷,将会对电磁波产生切断、去耦、抑制带边振荡和高次或寄生模式能,以及消除其它非设计模式,保证微波电真空器件的正常工作。
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