CN105695840A - 一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料及其制备方法与应用，所述合金组分及原子百分比为：4~8%RE、30~35%Mn、60~63%Al，其中RE为稀土元素Y、La、Ce、Pr、Dy、Er至少一种；所述制备方法包括以下步骤：1）配料；2）熔炼；3）均匀化热处理；4）粗碎；5）球磨；6）回火热处理。稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料具有密度小，在2～18GHz微波波段内有较好的微波吸收特性，吸收频带宽，抗氧化性、耐腐蚀性和温度稳定性较好，而且不含Co、Ni等战略金属元素、稀土含量较低、制备工艺简单、Mn和Al原材料丰富和价格较低等特点。本发明的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料更适用于制备具有吸收频带宽、吸波效率高、材料密度小、抗氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好和成本低的微波吸收产品。

Description

一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及微波材料领域,涉及磁性吸波材料，具体是一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料及其制备方法与应用。

背景技术

微波电磁技术的应用给社会创造了物质文明，同时也把人们带进一个充满电磁辐射的环境里^[1、2]。为了解决电磁辐射带来的危害,人们进行了大量的研究工作。其中在微波波段内(特别在2-18GHz频段内)采用磁性吸波材料来吸收电磁波，可以很好抑制电磁波的辐射和干扰。如将磁性吸波材料涂在电视、音响、VCD机、电脑、游戏机、微波炉、移动电话表面上，可以使电磁波泄露降到安全限值以下(小于38微瓦/每平方厘米)，确保人体健康。将其应用于高功率雷达、微波医疗器、微波破碎机，能保护操作人员免受电磁波辐射的伤害。将吸波材料应用于建筑材料中，可解决高大的建筑反射电磁波造成重影的问题。而磁性吸波材料制作的微波暗室可广泛地应用于雷达、通信和航空航天领域。此外，磁性吸波材料在改善机载、航载雷达设备的兼容性，提高整机性能等方面也有着广阔的应用空间^[3]。在各种雷达目标的表面，涂覆磁性吸波材料用以减少武器系统的有效反射截面，从而使这些武器易于突破敌方雷达的防区^[4、5]。

目前已开发的磁性吸波材料主要有铁氧体磁性吸波材料、微、超微磁性金属及合金粉末磁性吸波材料、多晶铁纤维磁性吸波材料、纳米磁性吸波材料和稀土金属间化合物磁性吸波材料。

铁氧体是铁元素与氧元素化合形成的各类型化合物，属亚铁磁性材料，吸波性能来源于亚铁磁性及介电性能，其相对磁导率和相对介电常数均呈复数形式，它既能产生介电损耗又能产生磁损耗，是目前使用最多的一种磁性吸波材料^[6-11]。但是铁氧体有饱和磁化强度低、密度大(密度约为4.7g/cm²)、热稳定性和耐腐蚀性差等缺点，限制了其在特定环境中的广泛应用^[12、13]。

微、超微粉是指粒度在10μm甚至1μm以下的粉末。由于粒子的细化使组成粒子的原子数大大减少，活性大大增加，使电磁能转化为热能，且具有铁磁性的微、超微磁性金属及合金粉末具有高效吸波性能^[3]。但目前在实际应用中，微、超微磁性金属及合金粉末在低频段磁导率低，抗氧化和耐酸碱能力差，相对来说，密度偏大(约7.8g/cm²)^[12]。

多晶铁纤维磁性吸波材料包括Fe、Co、Ni及其合金纤维磁性吸波材料，具有质量轻、频带宽和斜入射性能好的优点，但由于纤维的长度、形状因子、电导率和取向等都明显影响它的吸波性能，所制备的吸波材料稳定性差，因此制作具有实用价值的纤维吸波材料还有待进一步研究^[14-17]。

纳米磁性吸波材料是指材料特征尺寸在10～100nm的吸波材料。纳米磁性粒子在10～100nm时，多磁畴结构转变为单磁畴结构，具有极大的矫顽力，可引起较大的磁滞损耗。又由于纳米材料的特殊结构引起的表面效应、粒子尺寸效应及隧道效应等，导致它产生许多不同于常规材料的特异性能。因此，它具有常规材料所不具有的特殊电磁波耗散机制，有望制成具有频带宽、兼容性好、质量小和厚度薄等特点的吸波材料，是一种非常有发展前途的微波吸收材料^[18]。至今，纳米磁性吸波材料主要有：纳米金属和合金、纳米铁氧体、纳米金属氧化物混合物、永磁/软磁纳米复合粉、纳米晶薄膜等^[19-25]。但目前纳米材料作为吸波材料存在的主要问题有:纳米材料的吸收机理不够清楚，纳米材料电磁参数的表征存在困难，纳米材料设计方法还未掌握^[26]。

稀土金属间化合物磁性吸波材料是近几年开始研究的，在2～8GHz波段有强的微波吸收性能^[27-32]。但至今研究开发的稀土金属间化合物磁性吸波材料存在密度大(约7.3g/cm²)、稀土含量高、易腐蚀、温度稳定性差等缺点，所以，在实际应用中会受到一定限制。

吸收频带宽、吸波效率高、材料密度小、抗氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好、原材料丰富、制备工艺容易掌握和生产成本低是磁性吸波材料发展方向，随着研究开发工作的深入化，难度会越来越大，但市场对性能好价格低的磁性吸波材料又是迫切需要的，开发物美价廉的磁性吸波材料一直是当今各国材料研究工作者的研究热点。

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发明内容

本发明所要解决的问题就是提供在2GHz～18GHz微波波段内具有低稀土含量、吸收频带宽、吸波效率高、材料密度小，抗氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料及其制备方法与应用。

本发明解决所述问题的技术方案是：

一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料，所述合金组分及原子百分比为：4～8％RE、30～35％Mn、60～63％Al，其中RE为稀土元素Y、La、Ce、Pr、Dy、Er至少一种。

上述稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)配料：以RE、Mn、Al金属为原料，以RE_4～8Mn_30～35Al_60～63分子式的化学计量比为基准配料；

2)熔炼：在氩气保护下进行熔炼；

3)均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在真空或氩气保护下在900℃～1100℃温度下进行均匀化处理；

4)粗碎：将得到的合金锭破碎成粗粉；

5)球磨：对粗粉进行球磨；

6)回火热处理：对球磨后的粉体在100～500℃温度下回火热处理，得到稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料。

所述RE、Mn、Al金属纯度≥99.50％。

步骤1)中，以RE_4～8Mn_30～35Al_60～63分子式的化学计量比为基准，多加2％～4％原子分数的RE、4％～6％原子分数的Mn、11％～13％原子分数的Al。

步骤2)中，熔炼时需翻转3～4次。

步骤3)中，所述均匀化处理过程包括保温12～72小时，之后水淬。

步骤4)中，所述粗粉颗粒度小于0.5mm。

步骤5)中，球磨机的研磨体与粗粉的质量比为10～20：1，以乙醇作保护剂，球磨6h～72h，球磨机转速为200～500转/分钟。

步骤6)中，回火热处理1～3小时。

上述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料在微波吸收中的应用。

为了监控产品质量，在步骤3)和步骤4)之间需要测量材料密度。

最后，按下述方法检测产品的电磁参数和计算反射率R。

按稀土RE-Mn-Al合金粉体：石蜡＝30：70(体积比)的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为2.5～3.5mm左右的同轴试样，采用HP8722ES微波矢量网络分析仪分别测量试样在2-18GHz频段的复磁导率、复介电常数。采用下式计算出单层吸波材料的反射率R。

$R=20\lg \left|\begin{array}{c}\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}_r}{{\mathrm{\ϵ}}_r}}.\tanh \left(j\frac{2\mathrm{\π}fd}{c}\sqrt{{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_r}\right)-1\\ \stackrel{\‾}{\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}_r}{{\mathrm{\ϵ}}_r}}.\tanh \left(j\frac{2\mathrm{\π}fd}{c}\sqrt{{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_r}\right)+1}\end{array}\right|$

式中ε_r、μ_r和d分别为吸波材料的相对介电常数、相对磁导率和厚度，f为电磁波的频率，C为电磁波在自由空间的传播速度(即光速)，j为虚数单位。

实验证明，本发明的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料密度达到4.3g/cm²,当稀土RE-Mn-Al合金粉体与石蜡按30：70的比例(体积比)混合成复合物，在2～18GHz微波波段内。复合物厚度为1.8mm时，对微波的反射率峰值最小可达到-43.5dB(吸收率最高可达到99.996％)。复合物厚度为1.2～2.1mm时,在2～18GHz频率范围内可出现多个吸收峰,具有较好的宽频效果。

本发明的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料具有密度小，在2～18GHz微波波段内有较好的微波吸收特性，吸收频带较宽，抗氧化性、耐腐蚀性和温度稳定性较好，而且不含Co、Ni等战略金属元素和制备工艺简单等特点。在磁性吸波材料中，本发明的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料更适用于制备具有吸收频带宽、吸波效率高、材料密度小、抗氧化和耐腐蚀性好、热稳定性好和成本低的微波吸收产品。

附图说明

图1为本发明的制备方法工艺流程图；

图2为Y_7.7Mn_30.8Al_61.5合金磁性吸波材料测试结果图；

图3为La_7.7Mn_30.8Al_61.5合金磁性吸波材料测试结果图；

图4为Ce_7.7Mn_30.8Al_61.5合金磁性吸波材料测试结果图；

图5为Pr_7.7Mn_30.8Al_61.5合金磁性吸波材料测试结果图；

图6为Dy_7.7Mn_30.8Al_61.5合金磁性吸波材料测试结果图；

图7为Er_7.7Mn_30.8Al_61.5合金磁性吸波材料测试结果图；

图8为不同成分LaMnAl合金磁性吸波材料测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料，所述合金组分及原子百分比为：4～8％RE、30～35％Mn、60～63％Al，其中RE为稀土元素Y、La、Ce、Pr、Dy、Er至少一种。

上述稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)配料：以RE、Mn、Al金属为原料，以RE_4～8Mn_30～35Al_60～63分子式的化学计量比为基准配料；

2)熔炼：在氩气保护下进行熔炼；

3)均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在真空或氩气保护下在900℃～1100℃温度下进行均匀化处理；

4)粗碎：将得到的合金锭破碎成粗粉；

5)球磨：对粗粉进行球磨；

6)回火热处理：对球磨后的粉体在100～500℃温度下回火热处理，得到稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料。

所述RE、Mn、Al金属纯度≥99.50％。

步骤1)中，以RE_4～8Mn_30～35Al_60～63分子式的化学计量比为基准，多加2％～4％原子分数的RE、4％～6％原子分数的Mn、11％～13％原子分数的Al。

步骤2)中，熔炼时需翻转3～4次。

步骤3)中，所述均匀化处理过程包括保温12～72小时，之后水淬。

步骤4)中，所述粗粉颗粒度小于0.5mm。

步骤5)中，球磨机的研磨体与粗粉的质量比为10～20：1，以乙醇作保护剂，球磨6h～72h，球磨机转速为200～500转/分钟。

步骤6)中，回火热处理1～3小时。

为了监控产品质量，在步骤3)和步骤4)之间需要测量材料密度。

实施例1：

1.配方：Y_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的Y、Mn、Al金属，以Y_7.7Mn_30.8Al_61.5分子式的化学计量比为基准，配料时多加2％原子分数的Y、5％原子分数的Mn、13％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的标准电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，反复翻转熔炼4次；

3)均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在1000℃温度下保温48小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按12:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨48小时，球磨机转速为360转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行300℃温度下回火2小时，得到Y_7.7Mn_30.8Al_61.5合金粉体；

8)测量电磁参数：按体积比为Y_7.7Mn_30.8Al_61.5合金粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为2.5mm的同轴试样，采用HP8722ES微波矢量网络分析仪分别测量试样在2-18GHz频段的复磁导率、复介电常数；

9)计算反射率：采用下式计算出厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm单层吸波材料的反射率R，

$R=20\lg \left|\begin{array}{c}\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}_r}{{\mathrm{\ϵ}}_r}}.\tanh \left(j\frac{2\mathrm{\π}fd}{c}\sqrt{{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_r}\right)-1\\ \stackrel{\‾}{\sqrt{\frac{{\mathrm{\μ}}_r}{{\mathrm{\ϵ}}_r}}.\tanh \left(j\frac{2\mathrm{\π}fd}{c}\sqrt{{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_r}\right)+1}\end{array}\right|$

式中ε_r、μ_r和d分别为吸波材料的相对介电常数、相对磁导率和厚度，f为电磁波的频率，C为电磁波在自由空间的传播速度(即光速)，j为虚数单位。

3.性能测试结果：

图2为Y_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm时的反射率。从图中可得：在2-18GHz微波波段内每个厚度的样品均有3～4个吸收峰,当复合物厚度为1.8mm时，在10.4-13.6GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在13.4GHz频率处反射率峰值约为-27.3dB(吸收率99.814％)。

实施例2：

1.配方：La_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的La、Mn、Al金属，以La_7.7Mn_30.8Al_61.5分子式的化学计量比为基准，配料时多加3％原子分数的La、5％原子分数的Mn、12％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，反复翻转熔炼4次；

3)均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在950℃温度下保温70小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按15:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨24小时，球磨机转速为300转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行200℃温度下回火2小时，得到La_7.7Mn_30.8Al_61.5合金粉体；

8)测量电磁参数：按体积比为La_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为3.0mm的同轴试样，按例1测量样品的电磁参数；

9)计算发射率：计算出厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm单层吸波材料的反射率R。

3.性能测试结果：

图3为La_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，在2-18GHz微波波段内有2～3个吸收峰；当复合物厚度为1.8mm时，在10.8-15.1GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在14.5GHz频率处反射率峰值约为-31.1dB(吸收率99.922％)。

实施例3：

1.配方Ce_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的Ce、Mn、Al金属，以Ce_7.7Mn_30.8Al_61.5分子式的化学计量比为基准，配料时多加4％原子分数的Ce、6％原子分数的Mn、11％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，翻转熔炼4次；

3)均匀化处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在1050℃温度下保温36小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按20:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨12小时，球磨机转速为400转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行100℃温度下回火3小时，得到Ce_7.7Mn_30.8Al_61.5合金粉体；

8)测量电磁参数：按体积比为Ce_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为3.5mm的同轴试样，按例1测量样品的电磁参数；

9)计算反射率：计算出厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm单层吸波材料的反射率R。

3.性能测试结果：

图4为Ce_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，在2-18GHz微波波段内有3～4个吸收峰；当复合物厚度为1.8mm时，在10.1-13.6GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在10.6GHz频率处反射率峰值约为-27.0dB(吸收率99.800％)。

实施例4：

1.配方：Pr_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的Pr、Mn、Al金属，以Pr_7.7Mn_30.8Al_61.5分子式的化学计量比为基准，配料时多加3％原子分数的Pr、5％原子分数的Mn、12％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，反复翻转熔炼4次；

3)均匀化处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在1050℃温度下保温24小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按15:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨36小时，球磨机转速为300转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行400℃温度下回火2小时，得到Pr_7.7Mn_30.8Al_61.5合金粉体；

8)测量电磁参数：按体积比为Pr_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为3.0mm的同轴试样，按实施例1测量样品的电磁参数；

9)计算反射率：计算出厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm单层吸波材料的反射率R。

3.性能测试结果：

图5为Pr_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，在2-18GHz微波波段内有2～3吸收峰；当复合物厚度为1.8mm时，在10.9-15.1GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在14.9GHz频率处反射率峰值约为-32.6dB(吸收率99.945％)。

实施例5：

1.配方Dy_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的Dy、Mn、Al金属，以Dy_7.7Mn_30.8Al_61.5分子式的化学计量比为基准，配料时多加2％原子分数的Dy、5％原子分数的Mn、12％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，翻转熔炼4次；

3)均匀化处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在1000℃温度下保温36小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按15:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨48小时，球磨机转速为250转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行350℃温度下回火2小时，得到Dy_7.7Mn_30.8Al_61.5合金粉体；

8)测量电磁参数：按体积比为Dy_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为3.2mm的同轴试样，按实施例1测量样品的电磁参数；

9)计算反射率：计算出厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm单层吸波材料的反射率R。

3.性能测试结果：

图6为Dy_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，在2-18GHz微波波段内有2～3个吸收峰；当复合物厚度为1.8mm时，在10.1-13.3GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在13.1GHz频率处反射率峰值约为-36.3dB(吸收率99.977％)。

实施例6：

1.配方Er_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的Er、Mn、Al金属，以Er_7.7Mn_30.8Al_61.5分子式的化学计量比为基准，配料时多加3％原子分数的Er、4％原子分数的Mn、12％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，翻转熔炼4次；

3)均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在1000℃温度下保温48小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按20:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨18小时，球磨机转速为300转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行450℃温度下回火1.5小时；

8)测量电磁参数：按体积比为Er_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为3.2mm的同轴试样，按实施例1测量样品的电磁参数；

9)计算反射率：计算出厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm单层吸波材料的反射率R。

3.性能测试结果：

图7为Er_7.7Mn_30.8Al_61.5粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度分别为1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.1mm时的反射率。从图中可得：在所有的厚度中，在2-18GHz微波波段内有2～3个吸收峰；当复合物厚度为1.8mm时，在12.0-15.1GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在15.0GHz频率处反射率峰值约为-25.2dB(吸收率99.698％)。

实施例7：

1.配方：La_4.6Mn_34.7Al_60.7(原子百分比)。

2.制备方法包括以下步骤：

1)配料：将纯度均≥99.50％的La、Mn、Al金属，以La_4.6Mn_34.7Al_60.7分子式的化学计量比为基准，配料时多加3％原子分数的La、5％原子分数的Mn、12％原子分数的Al；

2)熔炼：在氩气保护下的电弧炉中熔炼，为了保证合金的成分均匀，反复翻转熔炼4次；

3)均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在氩气保护下在950℃温度下保温70小时后水淬；

4)测量材料密度；

5)粗碎：将得到的合金锭破碎成颗粒度均小于0.5mm的粗粉；

6)球磨：把氧化锆球和粗粉按15:1质量比放入氧化锆罐中，加入乙醇作保护剂，用QM-lSP星行球磨机对合金粗粉球磨24小时，球磨机转速为300转/分钟；

7)回火热处理：在大气下对球磨粉体进行200℃温度下回火2小时，得到La_4.6Mn_34.7Al_60.7合金粉体；

8)测量电磁参数：按体积比为粉体：石蜡＝30：70的比例混合，制成外径和内径分别为7mm和3mm，厚度为3.0mm的同轴试样，按实施例1测量样品的电磁参数；

9)计算反射率：计算出厚度为1.8mm单层吸波材料的反射率R。

配方为La_6.2Mn_31.3Al_62.5(原子百分比)，重复步骤1)-步骤9)，得到La_6.2Mn_31.3Al_62.5合金粉体和电磁参数、反射率。

配方为La_7.7Mn_30.8Al_61.5(原子百分比)，重复步骤1)-步骤9)，得到La_6.2Mn_31.3Al_62.5合金粉体和电磁参数、反射率。

3.性能测试结果：

图8为La_4.6Mn_34.7Al_60.7、La_6.2Mn_31.3Al_62.5、La_7.7Mn_30.8Al_61.5三种合金粉体/石蜡复合物[粉体：石蜡＝30：70(体积比)]在2-18GHz微波波段内厚度为1.8mm时的反射率。从图中可得：La_4.6Mn_34.7Al_60.7样品在10.8-14.5GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在11.2GHz频率处反射率峰值约为-43.5dB(吸收率99.996％)。La_6.2Mn_31.3Al_62.5样品在10.6-14.5GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在11.1GHz频率处反射率峰值约为-38.2dB(吸收率99.985％)。La_7.7Mn_30.8Al_61.5样品在10.8-15.1GHz微波波段内有2个反射率峰值均小于-10dB(吸收率大于90％)的吸收峰,在14.5GHz频率处反射率峰值约为-31.1dB(吸收率99.922％)。

Claims (10)

1.一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料，其特征在于，所述合金组分及原子百分比为：4～8%RE、30～35%Mn、60～63%Al，其中RE为稀土元素Y、La、Ce、Pr、Dy、Er至少一种。

2.一种稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1）配料：以RE、Mn、Al金属为原料，以RE_4～8Mn_30～35Al_60～63分子式的化学计量比为基准配料；

2）熔炼：在氩气保护下进行熔炼；

3）均匀化热处理：将熔炼好的铸锭在真空或氩气保护下在900℃～1100℃温度下进行均匀化处理；

4）粗碎：将得到的合金锭破碎成粗粉；

5）球磨：对粗粉进行球磨；

6）回火热处理：对球磨后的粉体在100～500℃温度下回火热处理，得到稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料。

3.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，所述RE、Mn、Al金属纯度≥99.50%。

4.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，步骤1）中，以RE_4～8Mn_30～35Al_60～63分子式的化学计量比为基准，多加2%～4%原子分数的RE、4%～6%原子分数的Mn、11%～13%原子分数的Al。

5.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，步骤2）中，熔炼时需翻转3～4次。

6.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述均匀化处理过程包括保温12～72小时，之后水淬。

7.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，步骤4）中，所述粗粉颗粒度小于0.5mm。

8.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，步骤5）中，球磨机的研磨体与粗粉的质量比为10～20：1，以乙醇作保护剂，球磨6h～72h，球磨机转速为200～500转/分钟。

9.根据权利要求2所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料制备方法，其特征在于，步骤6）中，回火热处理1～3小时。

10.权利要求1所述的稀土RE-Mn-Al合金磁性吸波材料在微波吸收中的应用。