鐵鋁梯度合金板及其多層結(jié)構(gòu)設(shè)計制備與屏蔽機理.pdf

1、為了適應復雜電磁環(huán)境對屏蔽材料的高屏效要求，本文設(shè)計了梯度合金板和物理多層結(jié)構(gòu)(合金板/介質(zhì)層/合金板)屏蔽材料。利用熱浸鍍鋁和表面擴散合金化的方法在純鐵 DT4E表面形成鐵鋁軟磁合金層，制備出具有多層結(jié)構(gòu)的鐵鋁梯度合金板。利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、軟磁材料直流磁性測量系統(tǒng)、同軸測試裝置和磁通門計等多種測試手段對其微觀組織、軟磁性能、屏蔽性能進行研究，探討了微觀組織與性能的關(guān)系，分析梯度合金板和

2、物理多層結(jié)構(gòu)的屏蔽機理。
　　熱浸鍍鋁層包括表面鋁層和鐵鋁合金層。鐵鋁合金層呈“鋸齒狀”浸入純鐵基體中，主要成分為柱狀晶Fe2Al5。隨著熱浸鋁溫度升高，合金層厚度增加。浸鋁后的鐵板經(jīng)過擴散熱處理，形成兩側(cè)為鐵鋁軟磁合金層，中間為純鐵基體的鐵鋁梯度合金板。合金板外側(cè)鋁含量較高，向心部逐漸遞減，濃度呈梯度分布。
　　鐵鋁梯度合金板的矯頑力與基體處于同一水平，約為40A/m；軟磁性能較純鐵基體有所降低。鐵鋁梯度合金板的地磁屏蔽系

3、數(shù)約為26，相對于基體純鐵提高了8倍。浸鋁溫度為700℃得到的梯度合金板屏蔽系數(shù)最大。鐵鋁梯度合金板為兩層鐵鋁軟磁合金夾一層純鐵的三層結(jié)構(gòu)，通過各層之間耦合并聯(lián)分流，實現(xiàn)對地磁場的有效屏蔽。地磁屏蔽性能受到測試試件結(jié)構(gòu)因素的影響，方筒試件尺寸增大，可提高地磁屏蔽效果。
　　電磁屏蔽性能測試表明，700℃浸鋁工藝下的鐵鋁梯度合金板電磁屏蔽效能最高，與退火態(tài)的純鐵基體相當；浸鋁溫度升高，梯度合金板的電磁屏蔽性能下降。梯度合金板中各層的

4、阻抗呈梯度連續(xù)分布，會降低材料對電磁波的反射系數(shù)，影響電磁屏蔽效能。
　　對物理多層結(jié)構(gòu)的屏蔽性能進行了研究，地磁屏蔽系數(shù)相對于鐵鋁梯度合金板提高了10倍，可達258。物理多層結(jié)構(gòu)為兩層導磁層夾一層不導磁層，磁場經(jīng)過磁性屏蔽罩兩次分流作用，可更加有效地屏蔽地磁場，提高地磁屏蔽性能。但是物理多層結(jié)構(gòu)并不能有效提高電磁屏蔽性能，相對于梯度合金板的電磁屏蔽效能有所降低。改進物理多層結(jié)構(gòu)(導體/電介質(zhì)/導體)，電磁屏蔽性能較好，相對于單層