片狀Co@SiO2顆粒的制備及電磁吸波性能.pdf

1、鐵磁金屬顆粒由于具有高飽和磁化強(qiáng)度、微波磁導(dǎo)率高并且具有多重?fù)p耗機(jī)制，因而在吸波材料領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。其中，鈷基吸波材料具有極高居里溫度，但同時暴露于高溫下易氧化，電磁性能有待進(jìn)一步改善。本文通過行星球磨方法獲得了片狀鈷粉，并對球磨粉體進(jìn)行了氫熱處理，同時對原始和球磨粉體進(jìn)行了二氧化硅包覆。通過調(diào)整球磨、氫熱處理以及二氧化硅包覆工藝參數(shù)實現(xiàn)了對粉體尺寸、形貌、顆粒缺陷以及物相成分的調(diào)控，此外，探索并初步確定了鈷粉微觀組織結(jié)構(gòu)與其高溫抗氧

2、化性、靜態(tài)磁性能以及電磁性能之間的聯(lián)系。另外，通過傳輸線理論以及多層涂層遺傳算法設(shè)計對單層以及多層涂層的吸波性能進(jìn)行了評價，并對多層涂層進(jìn)行了寬頻和靶向設(shè)計。
　　球磨過程中，球形鈷粉隨著球磨時間增加逐漸變成大片狀，寬厚比增加，在一定時間后大片狀變成細(xì)片狀，顆粒最大尺寸在40μm，厚度約1μm。球磨后，原始雙相鈷粉變成單相密排六方的鈷粉，同時缺陷增加，結(jié)合氫熱處理可以逆轉(zhuǎn)以上變化，物相的變化也正是其矯頑力發(fā)生明顯改變的原因。

3、>　　通過多次二氧化硅的包覆明顯提升包覆后粉體的抗氧化性。包覆對球形鈷粉的抗氧化性提升效果明顯好于球磨鈷粉，單次包覆抗氧化溫度可在600℃，而多次包覆后可在800℃以上。
　　電磁性能測試表明鈷粉的電磁性能與粉體形貌尺寸、顆粒缺陷以及顆粒分散狀態(tài)密切相關(guān)。寬厚比大的大片狀粉體呈現(xiàn)出更高的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，氫熱處理導(dǎo)致缺陷減少，電磁參數(shù)因此降低。顆粒的分散狀態(tài)同時與顆粒的形貌和體積分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。隨著吸收劑填充率增加，粉體更易團(tuán)聚；大

4、片狀的顆粒相對于球形顆粒更易搭接團(tuán)聚。團(tuán)聚導(dǎo)致介電常數(shù)會急劇的增加，而磁導(dǎo)率實部也會由于團(tuán)聚體的渦流效應(yīng)在高頻段明顯下降。通過二氧化硅包覆隔絕顆粒的有效團(tuán)聚，能夠有效抑制介電常數(shù)急劇增加，同時抑制團(tuán)聚體的渦流效應(yīng)。
　　通過球磨氫熱處理以及二氧化硅包覆處理，含鈷粉的單層涂層的吸波性能明顯改善。球磨后的不同球磨時間的粉體可以實現(xiàn)2-18GHz內(nèi)不同波段的良好吸波性能。調(diào)整吸收劑比例可以進(jìn)一步實現(xiàn)對吸波性能的調(diào)控，氫熱處理和二氧化硅包

5、覆能夠改善阻抗匹配，使得吸波性能峰值增加，但是吸收峰頻率會移向高頻。其中，球磨轉(zhuǎn)速為450rpm時，球磨4小時和16-20小時的粉體在X、Ku波段吸波性能良好，而球磨8-12小時的粉體在S、C波段吸波性能良好。具體而言，以球磨20h粉末為填充劑制備的2.5mm涂層在8GHz呈現(xiàn)出-33dB的吸收峰值，同時有效吸收帶寬（<-10dB）包含6-10GHz。
　　多層吸波涂層設(shè)計時結(jié)合遺傳算法優(yōu)化能夠充分利用各類吸波材料的電磁波吸收特征