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片状吸收剂的制备与改性研究

作　者: 吴荣桂
导　师: 唐耿平
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 磁性金属微粉 机械球磨 微观结构 核壳结构 电磁性能 吸波性能
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


侦察监视技术的迅猛发展,对吸波材料提出了“薄、轻、宽、强”的要求。吸收剂是吸波材料的核心,其电磁性能大范围可调成为研究的关键。作为常用吸收剂,磁性金属微粉具有高的磁导率、高的磁损耗、易于涂覆等优点。增大其磁导率、降低其介电常数,有利于优化低频段的吸波性能和阻抗匹配性能。磁性金属片状化可有效提高其磁导率。本文选用了一种具有较高饱和磁化强度的FeCo合金进行机械合金化和机械研磨。经过长时间机械研磨,合金粉末扁平率ar不断增大。研磨时间超过24h,ar在10.125.3之间,共振峰向低频移动,共振峰值逐渐增加。研磨84h,其ar达到最大值为25.3,磁导率实部μ′（F=0.5GHz）=4.39;在6.19GHz处,磁导率虚部μ″取得最大值μ″max=2.27。介电常数实部ε′随研磨时间单调增加,由ε′=8.6810.80升至ε′=17.6224.59。低频段吸波性能得到改善,但是介电常数增加使其阻抗匹配性能降低,导致高频段吸波性能恶化,因此降低其介电常数、改善阻抗匹配性能十分必要。表面包覆能够降低片状磁性金属微粉的介电常数,改善其阻抗匹配性能,提高其高频吸波性能,本文尝试在片状吸收剂表面包覆氧化铝。通过调节包覆处理过程中的pH值、铝的加入量、反应时间,在一定范围内调节其电磁性能。其中,介电常数实部最大降幅达到4.18,而0.5GHz处μ′仅在较小范围内变动,而高频段μ′基本保持不变。吸波性能得到提高,-10dB最大带宽超过8GHz,且反射率极值接近或超过-40dB。此外,高温稳定性也有一定提高,使用温度提高2040℃。对比分析包覆前后表面形貌变化发现,氧化铝早期以球形、条形、蠕虫状等形式附着在吸收剂表面。长时间的包覆处理使吸收剂颗粒被蠕虫状网包裹,氧化铝颗粒沉积在裸露的吸收剂表面,直至完全包覆。经过研究表明:通过控制和调整吸收剂的材料组成、微观结构、颗粒结构（片状结构和核壳结构）、表面形貌、颗粒尺寸,可以实现对电磁参数的有效调节,从而优化吸波性能。

全文目录


表目录  6-7
图目录  7-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-25
  1.1 引言  12-13
  1.2 电磁吸波基础理论  13-18
    1.2.1 复数磁导率  14-15
    1.2.2 复数介电常数  15-16
    1.2.3 电磁吸波原理  16-18
  1.3 核壳结构及其在吸波领域的应用  18-23
    1.3.1 核壳结构  18-20
    1.3.2 核壳结构在吸波材料中的应用  20-23
  1.4 课题目的和研究内容  23-25
第二章 实验内容与表征手段  25-32
  2.1 实验原料与仪器设备  25
  2.2 表征手段  25-28
    2.2.1 X 射线衍射分析  25-26
    2.2.2 X 射线光电子能谱  26
    2.2.3 扫描电镜分析  26
    2.2.4 热性能分析  26-27
    2.2.5 电磁参数测试分析  27-28
  2.3 实验内容  28-32
    2.3.1 机械球磨法制备片状吸收剂  28-29
    2.3.2 表面沉积法制备核壳结构工艺探索  29-32
第三章 片状吸收剂的制备  32-42
  3.1 材料体系和球磨工艺的确定  32-34
    3.1.1 材料体系的选择  32-33
    3.1.2 球磨工艺的确定  33-34
  3.2 机械研磨对片状吸收剂微观结构与表面形貌的影响  34-37
  3.3 机械研磨对片状吸收剂电磁参数的影响  37-38
  3.4 机械研磨对片状吸收剂吸波性能的影响  38-41
  3.5 小结  41-42
第四章 核壳结构吸收剂的制备  42-63
  4.1 核壳结构的确定  42-45
  4.2 包覆工艺对微粉复合物电磁参数的影响  45-54
    4.2.1 PH 值对微粉复合物电磁参数的影响  45-48
    4.2.2 铝源加入量对微粉复合物电磁参数的影响  48-51
    4.2.3 反应时间对微粉复合物电磁参数的影响  51-54
  4.3 包覆对微粉复合物吸波性能的影响  54-59
    4.3.1 PH 值对微粉复合物吸波性能的影响  54-56
    4.3.2 铝源加入量对微粉复合物吸波性能的影响  56-57
    4.3.3 反应时间对微粉复合物吸波性能的影响  57-59
  4.4 包覆对温度稳定性的影响  59-60
  4.5 核壳结构吸收剂形成机理分析  60-61
  4.6 小结  61-63
第五章 总结与展望  63-65
参考文献  65-72
致谢  72-73
作者在学期间取得的学术成果  73

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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