納米晶鐵基片狀材料的制備與微波電磁性能研究.pdf

1、納米晶片狀磁性金屬及合金顆粒具有高的飽和磁化強(qiáng)度和強(qiáng)的形狀各向異性，在高頻微波波段有較高磁導(dǎo)率，成為高效的微波吸收劑。然而由于片狀材料大的表面積，其介電常數(shù)較高，不利于阻抗匹配，且由于渦流損耗和自然共振，其磁導(dǎo)率在高頻下降較快。基于此，本課題對(duì)如何在降低介電常數(shù)的同時(shí)保持高磁導(dǎo)率和提高高頻磁導(dǎo)率進(jìn)行了深入研究。
　　 本文首先研究了濕磨時(shí)間對(duì)片狀鐵粉形貌及微波電磁參數(shù)的影響。結(jié)果表明，隨著濕磨時(shí)間延長(zhǎng)到36 h，片的寬度逐漸變大

2、，厚度逐漸變小。繼續(xù)濕磨到48 h，鐵粉破碎，片的寬度減小，此時(shí)厚度變化不大，約為220 nm。片的寬厚比在36 h出現(xiàn)最大值。電磁參數(shù)分析表明：隨著濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)，介電常數(shù)實(shí)部ε'和介電常數(shù)虛部ε"逐漸增大；低頻磁導(dǎo)率和磁損耗先上升后下降，在36 h出現(xiàn)最大值，與寬厚比變化規(guī)律一致，高頻磁導(dǎo)率則反之。與球形鐵粉相比，片狀鐵粉在2-18 GHz出現(xiàn)明顯的自然共振峰，且隨濕磨時(shí)間延長(zhǎng)共振寬度減小且共振頻率向低頻移動(dòng)。
　　 然后，

3、為了降低片狀鐵粉的介電常數(shù)同時(shí)保持高磁導(dǎo)率，采用先干磨后濕磨的方法制備納米晶片狀鐵粉。利用干磨細(xì)化晶粒作用，使鐵粉經(jīng)短時(shí)間的濕磨就能得到大而薄的片狀結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步延長(zhǎng)濕磨時(shí)間，一方面干磨產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會(huì)使片狀結(jié)構(gòu)破碎，較小其寬度，另一方面會(huì)繼續(xù)變薄，從而制備出寬厚比大、寬度相對(duì)小的片狀鐵粉。該片狀鐵粉同時(shí)具有高的磁導(dǎo)率和較低的介電常數(shù)，用其組成的環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料在體積分?jǐn)?shù)為20％，厚度為1.5 mm時(shí)小于-10 dB反射率的帶寬為8.2

4、GHz，最低反射率為-14.6 dB。
　　 最后，系統(tǒng)研究了Ni元素添加對(duì)片狀Fe粉形貌及電磁參數(shù)的影響。隨著Ni含量的增加，片狀材料的寬度變小，碎片增多。電磁參數(shù)分析表明Ni含量的增加使介電常數(shù)增加，低頻磁導(dǎo)率下降，而高頻磁導(dǎo)率上升，且共振頻率向低頻移動(dòng)。對(duì)同一組成的片狀FeNi合金粉，形貌對(duì)微波磁導(dǎo)率有很大影響。完全合金化的片狀Fe85Ni15粉由于形貌的不均一性，與片狀Fe粉相比，僅在13.6～18GHz范圍內(nèi)提高磁導(dǎo)率