一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法技术领域
本发明属于属于电子材料技术领域,涉及用于微波波段(0.5~18GHz)合金微粉吸
收剂的复磁导率与复介电系数,具体为一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法。
背景技术
隐身技术是第二次世界大战后出现的重大军事技术之一。在现代战争中,电磁环
境越来越复杂,电磁波吸收材料作为一种提高武器装备隐身能力的有效手段,也愈发的受
到各军事强国的重视,相关的研究成果也频频见诸报端。
其中吸波材料的研究是隐身技术的基础,比起其他的隐身方式,具有使用方便、适
用面广、成本较低的优点。吸波材料的发展也是其他军事隐身技术发展的基础,同时也可以
广泛的使用在民用方面,所以对它的研究显得尤为重要。
经过多年努力,目前已经形成了以铁氧体和金属微粉为代表的第一代各向同性磁
性吸收剂,并且获得广泛应用。由其是以“Sendust”合金为代表的FeSiAl系合金微粉,由于
具有较高的磁导率,是实现满足“薄、轻、宽、强”等要求的吸波涂层的理想吸收剂之一,在电
磁吸波领域有广阔的前景,受到了广泛关注。大量的研究表明,通过高能球磨等方法可以得
到片状的FeSiAl系合金微粉,具有较高的微波磁导率,可以用于微波段的电磁吸收。但是,
片状化之后的合金微粉在微波频段(0.5~18GHz)合金较高的介电系数,实现阻抗匹配困
难,影响材料吸波性能的实现。目前,FeSiAl吸收剂体积含量为35%、辅助材料为石蜡的电
磁波吸收材料,在0.5~18GHz的微波频段上,其磁导率实部最大值μ'max约为3.5,虚部峰值
μ'm'ax约为2.8,介电系数实部最大值ε'max大于80,虚部最大值ε'm'ax大于150,阻抗匹配困
难,难以实现吸波性能。现有的研究中,针对金属微粉材料介电过高的问题,大多采用低介
电常数材料包覆的办法,工艺较为复杂,且会造成材料磁导率的降低。急需采用更有效简捷
的办法对材料进行改性,改善吸收剂的阻抗匹配并提高材料的吸波能力。
发明内容
针对上述存在问题或不足,本发明的目的在于改善FeSiAl系合金磁导率与介电常
数,提供了一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法,使材料在经过处理后在微波频
段(0.5~18GHz)具有更高的磁导率与更低的介电常数,改善材料的阻抗匹配,实现更好的
吸波性能。
一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法,包括以下步骤:
将FeSiAl系合金微粉装入管式炉中,通入保护气氛,进行热处理;
所述FeSiAl系合金的摩尔比为:Fe:73%~76%;Si:13%~17%;Al:8%~12%;
保护气氛组成为:N2:10~95%;H2:0~90%;Ar:10~50%。热处理温度为300℃~850℃,升
温速率为3℃/min~10℃/min,保温1~2.5h,再于该气氛保护中自然冷却到室温,得到本发
明所述的电磁吸收剂。
上述吸收剂以体积比28.5%~35%的比例与辅助材料复合,制备成电磁波吸收材
料,可实现保证材料的微波磁导率不降低,同时显著降低材料的有效介电常数,更好地实现
阻抗匹配。吸收剂体积百分比为35%,辅助材料为石蜡,制成电磁波吸收材料时,在0.5~
18GHz的频段上,磁导率μ'max大于7,μ'm'ax大于5,有效介电常数实部ε'max小于120,虚部ε
'm'ax小于50,有效的改善了材料的阻抗匹配,提高了吸波性能。
综上所述,本发明能够有效地:保证材料的微波磁导率不降低,同时显著降低材料
的有效介电常数,更好地实现阻抗匹配;且操作方法简便易行,相比现有技术降低成本,并
适合大规模生产。
附图说明
图1实施例1处理前后样品的有效介电常数;
图2实施例1处理前后样品的微波磁导率;
图3实施例2处理前后样品的有效介电常数;
图4实施例2处理前后样品的微波磁导率。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
采用的原料是片状的FeSiAl微粉,成分为摩尔比Fe:75%;Si:15%;Al:10%。在吸
收剂体积百分比为35%,辅助材料为石蜡,制成电磁波吸收材料时,在0.5~18GHz的频段
上,磁导率μ'max为5.0,μ'm'ax为2.8,在0.5GHz处有效介电常数实部和虚部有最大值,分别是
ε'max为160,虚部ε'm'ax为547。详细数据见图1。
对原料进行气氛热处理,混合气氛的体积比为:N2:75;H2:2%;Ar:23%。
升温速度为8℃/min,保温温度为400℃,保温时间为2h。然后进行气氛保护中的自
然冷却。
按照以上步骤进行处理,即可获得电磁波吸收剂,在吸收剂体积含量35%,辅助材
料为石蜡制成电磁波吸收材料时,在频率0.5~18GHz范围内,磁导率μ'max为7.7,μ'm'ax为
5.1,有效介电常数实部ε'max为98,虚部ε'm'ax为29,有效的改善了材料的阻抗匹配,提高了
吸波性能。对比合金处理前后的电磁参数可发现,有效介电常数实部和虚部均匀明显降低,
在频率低于4Ghz的范围内特别显著;磁导率实部从5.0提高到了7.7,虚部峰值从3提高到了
5.1,观察到明显的共振峰位移动,共振峰向低频段移动。
实施例2
采用的原料是片状的FeSiAl微粉,成分为摩尔比Fe:75%;Si:15%;Al:10%。在吸
收剂体积百分比为35%,辅助材料为石蜡,制成电磁波吸收材料时,在0.5~18GHz的频段
上,磁导率μ'max为5.0,μ'm'ax为2.8,在0.5GHz处有效介电常数实部和虚部有最大值,分别是
ε'max为160,虚部ε'm'ax为547。详细数据见图2。
对原料进行气氛热处理,混合气氛的体积比为:N2:90%;H2:2%;Ar:8%。
升温速度为8℃/min,保温温度为700℃,保温时间为1h。然后进行气氛保护中的自
然冷却。
按照以上步骤进行处理,即可获得电磁波吸收剂,在吸收剂体积含量35%,辅助材
料为石蜡制成电磁波吸收材料时,在频率0.5~18GHz,磁导率μ'max为7.5,μ'm'ax为4.2,有效
介电常数实部ε'max为70,虚部ε'm'ax为9.5,有效的改善了材料的阻抗匹配,提高了吸波性
能。对比合金处理前后的电磁参数可发现,有效介电常数实部和虚部均匀明显降低,在频率
低于4Ghz的范围内特别显著;磁导率实部从5.0提高到了7.5,虚部峰值从3提高到了4.2,观
察到明显的共振峰位移动,共振峰向低频段移动。