包覆型羰基鐵粉微波吸收劑的制備及性能研究.pdf

1、近年來隨著隱身技術(shù)的飛速發(fā)展，吸波材料的研究逐漸成為各軍事強(qiáng)國隱身技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，而吸波劑吸波性能的提高則是實(shí)現(xiàn)“薄、輕、寬、強(qiáng)”高性能吸波材料的關(guān)鍵。羰基鐵粉是一種較傳統(tǒng)的磁性金屬吸波劑，已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)隱身技術(shù)。它具有微波磁導(dǎo)率高和溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，主要通過磁損耗對電磁波進(jìn)行吸收。隨著雷達(dá)隱身技術(shù)的發(fā)展，單一的吸波劑已經(jīng)無法滿足新型吸波材料的要求，因此吸波劑的改性研究對于改善吸波性能和拓寬吸收頻段有著積極的意義。具有殼－核式結(jié)

2、構(gòu)的復(fù)合粉體顆粒兼有核層和殼層材料的性能，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以羰基鐵粉為主要吸波劑，用非均勻成核法對羰基鐵顆粒進(jìn)行表面包覆改性，制備出殼－核式結(jié)構(gòu)的復(fù)合粉體吸波劑，并對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，且研究了該復(fù)合吸波劑的抗氧化性能、電磁性能和吸波效能。
　　 采用非均勻成核和化學(xué)沉淀相結(jié)合的方法制備了MgFe2O4包覆羰基鐵超細(xì)復(fù)合粉體。研究表明，沉淀劑NaOH溶液濃度為0.1mol/L時前驅(qū)體的得率最高，且其包覆層在羰基鐵顆粒表面

3、分布較為均勻。前驅(qū)體經(jīng)400℃煅燒，在羰基鐵顆粒表面均勻地包覆了鱗片狀MgFe2O4。隨著MgO加入量的增加，復(fù)合粉體中MgFe2O4的含量也逐漸增加，粉體的抗氧化性逐漸增強(qiáng)，當(dāng)MgO加入量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％時，粉體的氧化率僅為6.01％。
　　 采用非均勻成核和直接沉淀相結(jié)合的方法制備了BaTiO3包覆羰基鐵超細(xì)復(fù)合粉體。研究了沉淀劑NaOH溶液濃度、TiCl4溶液濃度、反應(yīng)溶液的pH值、BaTiO3加入量(即理論上BaTiO3

4、在復(fù)合粉體中的質(zhì)量百分比)和反應(yīng)時間、溫度等因素對復(fù)合粉體得率和反應(yīng)速率的影響，確定了最佳的工藝條件：NaOH溶液濃度：0.3mol/L，TiCl4溶液濃度：1mol/L，反應(yīng)溶液的pH值：13，BaTiO3加入量：20wt％，反應(yīng)時間：190min，反應(yīng)溫度：70℃。
　　 分析結(jié)果表明，直接沉淀過程使羰基鐵顆粒表面形成了均勻的立方相BaTiO3包覆層。當(dāng)NaOH溶液濃度為0.3mol/L時，包覆層均勻，復(fù)合粉體具有良好的分散

5、性和均勻性。隨著反應(yīng)時間的延長，羰基鐵顆粒表面的胞狀物顆粒逐漸成核長大，胞狀物顆粒由不均勻到均勻分布，尺寸總體上由小變大。隨著BaTiO3加入量的增加，復(fù)合粉體中立方BaTiO3的含量也逐漸增加，粉體的抗氧化性逐漸增強(qiáng)，當(dāng)BaTiO3加入量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％時，粉體的氧化率僅為5.21％。
　　 用傳輸/反射法測量了復(fù)合材料在2～18GHz頻段的微波電磁參數(shù)。研究了吸波劑體積分?jǐn)?shù)、MgO和BaTiO3加入量對電磁參數(shù)的影響。結(jié)果表

6、明，包覆前后粉體的電磁參數(shù)頻譜特性相近。增大吸波劑的體積分?jǐn)?shù)，復(fù)合材料的電磁參數(shù)各分量均增大，頻散特性逐漸明顯。在相同體積分?jǐn)?shù)下，MgFe2O4和BaTiO3包覆羰基鐵復(fù)合粉體的介電常數(shù)實(shí)部、虛部和磁導(dǎo)率實(shí)部均比原羰基鐵粉高，磁導(dǎo)率虛部比原羰基鐵粉低。MgO加入量為15wt％、BaTiO3加入量為20wt％時各自的復(fù)合粉體電磁參數(shù)處于較佳狀態(tài)。
　　 根據(jù)微波吸收材料的反射率計(jì)算模型，模擬計(jì)算了復(fù)合材料的微波反射率。MgFe2O

7、4、BaTiO3包覆羰基鐵復(fù)合粉體和羰基鐵粉在相同體積分?jǐn)?shù)下最大吸收峰均向低頻移動，并且反射率較羰基鐵粉更小，表現(xiàn)出更加優(yōu)良的微波吸收特性；增大吸波劑的體積分?jǐn)?shù)，有利于達(dá)到較佳吸波效果，但過大的體積分?jǐn)?shù)會出現(xiàn)窄帶低吸收。
　　 包覆粉體微波吸收特性均在輕質(zhì)強(qiáng)吸收方面優(yōu)于原羰基鐵粉。MgFe2O4包覆羰基鐵復(fù)合粉體經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，最佳的吸波涂層結(jié)構(gòu)為：吸波劑體積分?jǐn)?shù)40％，涂層厚度1.3mm，復(fù)合粉體MgO加入量15wt％，可以達(dá)到