CN106521312B - 一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于属于电子材料技术领域，具体为一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法。本发明通过将FeSiAl系合金微粉装入管式炉中，通入保护气氛，再进行热处理，即可得到本发明所述的电磁吸收剂。该吸收剂以体积比28.5％～35％的比例与辅助材料复合，制备成电磁波吸收材料时，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，提高吸波性能。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。

Description

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。

Claims (3)

1.一种FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂的制备方法，具体如下：
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：73％～76％Fe，13％～17％Si，8％～12％Al；保护气氛的体积比为：10～95％N2，0≤H2＜90％，10～50％Ar；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，即得FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂。
2.一种电磁波吸收材料，其特征在于：
采用权利要求1所述FeSiAl系合金微粉电磁吸收剂，以吸收剂体积百分比为28.5％～35％，辅助材料为石蜡，通过常规方法制备而成。
3.如权利要求2所述电磁波吸收材料，其特征在于：
所述电磁波吸收材料以吸收剂体积百分比为35％，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。
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