沿c晶面斷裂的Nd2Co17和Y2Co17微米片的微波電磁性能研究.pdf

1、近年來，隨著微波技術(shù)應(yīng)用的廣泛普及和各種微波設(shè)備工作頻率的不斷增加，在民用生活和國防軍事領(lǐng)域，GHz頻段的抗電磁波干擾和軍事武器隱身問題變的越來越重要。因此，研究在GHz頻段具有優(yōu)異吸波性能的吸波材料至關(guān)重要。磁性吸波材料要具有如此優(yōu)異的吸波性質(zhì)，其中的關(guān)鍵是要求其在此頻段內(nèi)具有高共振頻率和磁導(dǎo)率。傳統(tǒng)的軸各向異性材料由于受到Snoek極限的限制，無法在 GHz獲得高的磁導(dǎo)率。研究結(jié)果表明：要在 GHz頻段獲得高的磁導(dǎo)率，關(guān)鍵在于制備的

2、磁粉具有易磁化面。Fe及 Fe基片狀合金顆粒是近年來報(bào)道較多的一類微波軟磁材料。這類材料由于退磁場的作用，可在片的面內(nèi)形成易磁化面，因此能在 GHz具有較高的磁導(dǎo)率。但這類材料的面外各向異性場上限是退磁場4πMs，這也導(dǎo)致這類材料的共振頻率只能達(dá)到2-6 GHz左右，無法進(jìn)一步提升。強(qiáng)磁晶各向異性的2:17易面型稀土合金是我們研究組開發(fā)的新一代微波吸收材料，這種材料的易磁化面由內(nèi)稟的磁晶各向異性產(chǎn)生，面外各向異性場比 Fe及 Fe基片狀

3、合金顆粒的高出數(shù)倍，有望獲得更高的共振頻率。由于受實(shí)驗(yàn)條件的限制，本課題組以前的研究都集中在不規(guī)則形貌顆粒。這種形貌微粉有以下缺點(diǎn)：面外各向異性場僅由磁晶各向異性場決定，無法進(jìn)一步提升；相比厚度只有幾百納米的片狀顆粒，該形貌顆粒渦流效應(yīng)明顯，不利于更高頻率下維持高的磁導(dǎo)率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴我們以正庚烷、二甲基硅油分別充當(dāng)球磨介質(zhì)和表面活性劑，通過高能擺振球磨方法成功制備了沿c晶面斷裂的Nd2Co17微米片。通過改變球磨

4、時(shí)間和表面活性劑，發(fā)現(xiàn)以二甲基硅油作表面活性劑球磨4h的樣品具有最佳性能。⑵選取球磨4h的Nd2Co17樣品，利用磁場旋轉(zhuǎn)取向方法制備了 Nd2Co17/環(huán)氧樹脂(35vol％)復(fù)合材料。通過測量樣品在0.1-18 GHz頻段內(nèi)的微波電磁參數(shù)，發(fā)現(xiàn)樣品的起始磁導(dǎo)率實(shí)部值在2.5左右，自然共振頻率在10GHz以上；我們用LLG方程將體積分?jǐn)?shù)為35%的Nd2Co17/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料磁譜進(jìn)行擬合，得到樣品的本征共振頻率為15.7GHz，阻尼

5、系數(shù)為0.85。其起始磁化率和共振頻率的乘積達(dá)到了23.5GHz，相比于Snoek乘積10.7GHz要高出許多。⑶微波反射損耗計(jì)算表明，體積分?jǐn)?shù)為35%的Nd2Co17微粉/環(huán)氧復(fù)合材料在C-X波段（4-12GHz）內(nèi)具有不錯(cuò)的吸波性能，樣品厚度為1.86mm時(shí)在7.17 GHz處獲得最強(qiáng)的反射損耗峰值-42.7dB，其反射損耗值在4.8-17.0GHz頻段內(nèi)優(yōu)于-10dB。⑷對Nd2Co17微米片進(jìn)行高溫回火處理可以消除應(yīng)力，優(yōu)化軟磁

6、性能；對熱處理后的磁粉復(fù)合物進(jìn)行的微波電磁測試結(jié)果表明，樣品的起始磁導(dǎo)率可從2.5升高到3.5，但共振頻率也從14GHz左右減小到6 GHz左右。Y2Co17片狀微粉。⑸選取球磨4h的Y2Co17樣品，用磁場旋轉(zhuǎn)取向方法制備Y2Co17/環(huán)氧樹脂（40vol%）復(fù)合材料。微波電磁參數(shù)測量發(fā)現(xiàn)，樣品的起始磁導(dǎo)率實(shí)部值為5.1左右，本征共振頻率為7.5GHz，阻尼系數(shù)為1.2。計(jì)算得到樣品的起始磁化率和自然共振頻率乘積為30.7GHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)