CN114621729A - 一种金属铁基复合吸波材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，属于吸波材料技术领域。以Fe元素含量高于R2Fe14B化学计量比的R‑Fe‑B合金(R为一种或多种稀土元素的组合)为原料，经HDDR处理后α‑铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，且表现出核壳结构特征，采用该法制备的铁基复合吸波材料α‑铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的，同时这种吸波材料也遗传地表现出核壳结构特征：α‑铁为内核，Fe2O3、R2O3及少量硼化物混合物为壳层，入射电磁波经第一轮金属Fe和非金属吸波材料吸收后，拓宽了吸波频带；此外经α‑铁颗粒透射和散射的电磁波继续被Fe2O3和其他氧化物吸收，从而大大提高了电磁波吸收能力。
Description
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，更具体地说，涉及一种金属铁基复合吸波材料的制备方法。
背景技术
随着通信技术的迅速发展，电磁波传输速度越来越快，频率越来越高，给人们生活带来极大便利，但电磁辐射的影响也越来越大，不仅影响各种电子设备的正常运行，也对自然环境和人类身体健康造成一定危害。因此，避免电磁干扰成为电磁波研究领域的重要课题，而开发一种有效吸收电磁波的吸波材料(兼具强吸收和宽频效应)是亟需解决的问题，现有损耗型吸波材料的电导率和磁导率随入射电磁波频率的改变而改变，很难找到一种单一的吸波材料，在宽频率范围内同时满足阻抗匹配和强吸收，因此需要进行材料的多元复合，提高其与入射电磁波的阻抗匹配，利用不同物质对不同频率电磁波的吸收而达到强吸收和宽频效应。金属Fe具有电磁损耗和涡流损耗特性，当金属Fe颗粒尺寸足够小时，入射电磁波作用于金属Fe颗粒上，一部分电磁波会被金属Fe颗粒自身损耗掉，形成吸波效应；但是由于金属Fe与入射电磁波的阻抗匹配较差，另一部分电磁波会被金属微粒散射，因此金属Fe颗粒的电磁波吸波带宽较窄、强度较低。
专利号CN202011334648.4公开了铁基复合吸波材料的制备方法，铁基复合吸波材料的制备方法，具体包括下述步骤：S101：制备掺杂有铁卟啉的多孔基质材料；S102：制备含有锌掺杂碳量子点和磁化零价铁的混合溶液；S103：使混合溶液充分浸润入多孔基质材料；S104：通过电泳装置，使得所述混合溶液在多孔基质材料中发生电泳；S105：干燥所述多孔基质材料，得到铁基复合吸波材料。
此发明能够提高吸波材料吸收电磁波的特性；但无法通过复合金属Fe与非金属吸波材料，使Fe粉微粒弥散分布于非金属吸波材料之中，一方面提高与入射电磁波的阻抗匹配，拓宽吸波频率，另一方面经Fe粉微粒散射后的电磁波再次被非金属吸波材料吸收损耗，提高对电磁波的吸收强度。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
2.技术方案
一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：R-Fe-B合金(R为一种或多种稀土元素的组合)进行HDDR(吸氢-歧化-脱氢-复合)处理，使α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，表现出核壳结构特征；
S2：通过氢破碎和球磨处理获得沿晶破碎的微米尺寸细粉，将球磨细粉置于氮气/空气混合气体中使R2Fe14B相氧化形成Fe2O3、α-铁、R2O3及少量硼化物；
S3：最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
优选的，步骤S2包括以下步骤：
S201：成分设计，Fe-B合金原子百分比为RxFe94.1-xB5.9，其中R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc稀土元素中的一种或多种的组合，x为稀土元素原子百分比，6≤x≤11.8；
S202：配料熔炼，将纯铁、稀土金属或合金、硼铁合金按照设计的原子百分比进行配料熔炼，考虑到稀土在熔炼时挥发较严重，因此配料时质量增加5wt％；
S203：均匀化热处理及机械破碎，将熔炼好的合金在800-1000℃下均匀化热处理2.0-10.0小时，冷却后机械破碎至250μm以下；
S204：HDDR(氢化-歧化-脱氢-复合)处理，将机械破碎的R-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空至低于5×10-3Pa，升温至650-850℃，通入0.02-0.10MPa氢气，含氢保温1.0-5.0h，确保R-Fe-B粗颗粒完全氢化、歧化；然后抽真空至低于5×10-3Pa进行脱氢、复合处理，并在600-1000℃下保温1.0-12.0h，最后随炉冷却至室温；
S205：氢破碎处理，将HDDR处理的R-Fe-B粗颗粒置于真空炉中，抽真空至低于5×10-3Pa，升温至100-500℃，通入0.02-0.100MPa氢气，含氢保温1.0-5.0h，然后抽真空至低于5×10-3Pa进行脱氢处理，在100-500℃下保温1.0-5.0h，最后随炉冷却至室温；
S206：球磨处理，将氢破碎后的粉末在球磨罐中进行球磨，球料比为10-30，球磨速度10-200r/min，球磨时间0.5-10.0h；
S207：氧化处理，将球磨后的粉末在氮气/空气混合气体中静置4小时及以上，使R2Fe14B相完全氧化。
优选的，R-Fe-B合金中Fe元素的含量要高于R2Fe14B的化学计量比，R-Fe-B合金原子百分比为RxFe94.1-xB5.9，其中R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc稀土元素中的一种或多种的组合。
优选的，将熔炼好的合金在800-1000℃下均匀化热处理2.0-10.0小时，冷却后机械破碎至250μm以下。
优选的，R-Fe-B合金粗颗粒经HDDR处理后α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，α-铁存在于R2Fe14B晶粒内表现出核壳结构特征：α-铁是内核，R2Fe14B是表面壳层。
优选的，球磨细粉尺寸大小为2-10μm，由于粉末太细会在空气中会发生自燃，因此需要在氮气/空气混合气体中氧化，混合气体中氧气体积分数为5-10％。
优选的，采用该方法制备的铁基复合吸波材料α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中，这种吸波材料表现出核壳结构特征：α-铁为内核，Fe2O3、R2O3及少量硼化物混合物为壳层。
优选的，x为稀土元素原子百分比，6≤x≤11.8。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1、以Fe元素含量高于R2Fe14B化学计量比的R-Fe-B合金(R为一种或多种稀土元素的组合)为原料，经HDDR处理后α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，且表现出核壳结构特征。
2、采用该法制备的铁基复合吸波材料α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的，同时这种吸波材料也遗传地表现出核壳结构特征：α-铁为内核，Fe2O3、R2O3及少量硼化物混合物为壳层。
3、入射电磁波经第一轮金属Fe和非金属吸波材料吸收后，拓宽了吸波频带；此外经α-铁颗粒透射和散射的电磁波继续被Fe2O3和其他氧化物吸收，从而大大提高了电磁波吸收能力。
附图说明
图1为金属铁基复合吸波材料的制备工艺流程图；
图2为HDDR和氢破碎工艺示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1和2，本发明提供一种技术方案：
一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：R-Fe-B合金(R为一种或多种稀土元素的组合)进行HDDR(吸氢-歧化-脱氢-复合)处理，使α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，表现出核壳结构特征，x为稀土元素原子百分比，6≤x≤11.8；
S2：通过氢破碎和球磨处理获得沿晶破碎的微米尺寸细粉，将球磨细粉置于氮气/空气混合气体中使R2Fe14B相氧化形成Fe2O3、α-铁、R2O3及少量硼化物；
步骤S2包括以下步骤：
S201：成分设计，Fe-B合金原子百分比为RxFe94.1-xB5.9，其中R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc稀土元素中的一种或多种的组合，x为稀土元素原子百分比，6≤x≤11.8；
S202：配料熔炼，将纯铁、稀土金属或合金、硼铁合金按照设计的原子百分比进行配料熔炼，考虑到稀土在熔炼时挥发较严重，因此配料时质量增加5wt％；
S203：均匀化热处理及机械破碎，将熔炼好的合金在800-1000℃下均匀化热处理2.0-10.0小时，冷却后机械破碎至250μm以下；
S204：HDDR(氢化-歧化-脱氢-复合)处理，将机械破碎的R-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空至低于5×10-3Pa，升温至650-850℃，通入0.02-0.10MPa氢气，含氢保温1.0-5.0h，确保R-Fe-B粗颗粒完全氢化、歧化；然后抽真空至低于5×10-3Pa进行脱氢、复合处理，并在600-1000℃下保温1.0-12.0h，最后随炉冷却至室温；
S205：氢破碎处理，将HDDR处理的R-Fe-B粗颗粒置于真空炉中，抽真空至低于5×10-3Pa，升温至100-500℃，通入0.02-0.100MPa氢气，含氢保温1.0-5.0h，然后抽真空至低于5×10-3Pa进行脱氢处理，在100-500℃下保温1.0-5.0h，最后随炉冷却至室温；
S206：球磨处理，将氢破碎后的粉末在球磨罐中进行球磨，球料比为10-30，球磨速度10-200r/min，球磨时间0.5-10.0h；
S207：氧化处理，将球磨后的粉末在氮气/空气混合气体中静置4小时及以上，使R2Fe14B相完全氧化。
R-Fe-B合金中Fe元素的含量要高于R2Fe14B的化学计量比，R-Fe-B合金原子百分比为RxFe94.1-xB5.9，其中R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc稀土元素中的一种或多种的组合，将熔炼好的合金在800-1000℃下均匀化热处理2.0-10.0小时，冷却后机械破碎至250μm以下，R-Fe-B合金粗颗粒经HDDR处理后α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，α-铁存在于R2Fe14B晶粒内表现出核壳结构特征：α-铁是内核，R2Fe14B是表面壳层，球磨细粉尺寸大小为2-10μm，由于粉末太细会在空气中会发生自燃，因此需要在氮气/空气混合气体中氧化，混合气体中氧气体积分数为5-10％，采用该方法制备的铁基复合吸波材料α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中，这种吸波材料表现出核壳结构特征：α-铁为内核，Fe2O3、R2O3及少量硼化物混合物为壳层
S3：最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
实施例1
1、将纯铁、Pr-Nd合金、硼铁合金按照原子百分比(Pr、Nd)8Fe84.1B5.9配料50.0g，在纽扣熔炼炉中反复熔炼4次制备(Pr、Nd)-Fe-B合金。
2、将(Pr、Nd)-Fe-B合金置于真空气氛热处理炉中，在900℃氩气保护下均匀化热处理8.0小时，冷却后在研钵中机械破碎并过100目筛网(150μm)。
3、将过100目筛网的(Pr、Nd)-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空低于5×10- 3Pa，升温至750℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时；然后抽真空至低于5×10-3Pa并同时升温到900℃保温2.0小时，最后空冷却至室温。
4、将空冷下来的HDDR粗颗粒再次升温到300℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时，然后抽真空至低于5×10-3Pa在500℃下保温3.0小时进行脱氢处理，最后随炉冷却至室温。
5、将氢破碎粉末在不锈钢球磨罐中进行球磨，球磨过程在酒精溶剂中进行，不锈钢研磨球数量为大球(直径9.6mm)30个和小球(直径5.8mm)50个，研磨球和氢破碎粉的重量比为20:1，研磨速度设置为200r/min，研磨时间4.0小时。
6、将球磨后的料浆经漏斗过滤掉多余的酒精，然后置于氮气/空气混合气体中(氧含量体积分数5％)静置8小时使粉末完全氧化，最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
7、采用微波矢量网络分析仪进行吸波性能分析，样品的厚度为2.0mm，测试频率范围5-15GHz，最大微波吸收量为37.6dB，有效带宽4.2GHz。
实施例2
3、将纯铁、Pr-Nd合金、硼铁合金按照原子百分比(Pr、Nd)8Fe84.1B5.9配料50.0g，在纽扣熔炼炉中反复熔炼4次制备(Pr、Nd)-Fe-B合金。
4、将(Pr、Nd)-Fe-B合金置于真空气氛热处理炉中，在900℃氩气保护下均匀化热处理8.0小时，冷却后在研钵中机械破碎并过100目筛网(150μm)。
3、将过100目筛网的(Pr、Nd)-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空低于5×10- 3Pa，升温至750℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时；然后抽真空至低于5×10-3Pa并同时升温到900℃保温2.0小时，最后空冷却至室温。
4、将空冷下来的HDDR粗颗粒再次升温到300℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时，然后抽真空至低于5×10-3Pa在500℃下保温3.0小时进行脱氢处理，最后随炉冷却至室温。
5、将氢破碎粉末在不锈钢球磨罐中进行球磨，球磨过程在酒精溶剂中进行，不锈钢研磨球数量为大球(直径9.6mm)30个和小球(直径5.8mm)50个，研磨球和氢破碎粉的重量比为20:1，研磨速度设置为200r/min，研磨时间6.0小时。
6、将球磨后的料浆经漏斗过滤掉多余的酒精，然后置于氮气/空气混合气体中(氧含量体积分数5％)静置8小时使粉末完全氧化，最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
7、采用微波矢量网络分析仪进行吸波性能分析，样品的厚度为2.0mm，测试频率范围5-15GHz，最大微波吸收量为43.5dB，有效带宽4.7GHz。
实施例3
1、将纯铁、Pr-Nd合金、硼铁合金按照原子百分比(Pr、Nd10Fe84.1B5.9配料50.0g，在纽扣熔炼炉中反复熔炼4次制备(Pr、Nd)-Fe-B合金。
2、将(Pr、Nd)-Fe-B合金置于真空气氛热处理炉中，在900℃氩气保护下均匀化热处理8.0小时，冷却后在研钵中机械破碎并过100目筛网(150μm)。
3、将过100目筛网的(Pr、Nd)-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空低于5×10- 3Pa，升温至750℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时；然后抽真空至低于5×10-3Pa并同时升温到900℃保温2.0小时，最后空冷却至室温。
4、将空冷下来的HDDR粗颗粒再次升温到300℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时，然后抽真空至低于5×10-3Pa在500℃下保温3.0小时进行脱氢处理，最后随炉冷却至室温。
5、将氢破碎粉末在不锈钢球磨罐中进行球磨，球磨过程在酒精溶剂中进行，不锈钢研磨球数量为大球(直径9.6mm)30个和小球(直径5.8mm)50个，研磨球和氢破碎粉的重量比为20:1，研磨速度设置为200r/min，研磨时间4.0小时。
6、将球磨后的料浆经漏斗过滤掉多余的酒精，然后置于氮气/空气混合气体中(氧含量体积分数5％)静置8小时使粉末完全氧化，最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
7、采用微波矢量网络分析仪进行吸波性能分析，样品的厚度为2.0mm，测试频率范围5-15GHz，最大微波吸收量为40.5dB，有效带宽4.6GHz。
实施例4
1、将纯铁、Pr-Nd合金、硼铁合金按照原子百分比(Pr、Nd10Fe84.1B5.9配料50.0g，在纽扣熔炼炉中反复熔炼4次制备(Pr、Nd)-Fe-B合金。
2、将(Pr、Nd)-Fe-B合金置于真空气氛热处理炉中，在900℃氩气保护下均匀化热处理8.0小时，冷却后在研钵中机械破碎并过100目筛网(150μm)。
3、将过100目筛网的(Pr、Nd)-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空低于5×10- 3Pa，升温至750℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时；然后抽真空至低于5×10-3Pa并同时升温到900℃保温2.0小时，最后空冷却至室温。
4、将空冷下来的HDDR粗颗粒再次升温到300℃，通入0.08MPa氢气，含氢保温2.0小时，然后抽真空至低于5×10-3Pa在500℃下保温3.0小时进行脱氢处理，最后随炉冷却至室温。
5、将氢破碎粉末在不锈钢球磨罐中进行球磨，球磨过程在酒精溶剂中进行，不锈钢研磨球数量为大球(直径9.6mm)30个和小球(直径5.8mm)50个，研磨球和氢破碎粉的重量比为20:1，研磨速度设置为200r/min，研磨时间6.0小时。
6、将球磨后的料浆经漏斗过滤掉多余的酒精，然后置于氮气/空气混合气体中(氧含量体积分数5％)静置8小时使粉末完全氧化，最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
7、采用微波矢量网络分析仪进行吸波性能分析，样品的厚度为2.0mm，测试频率范围5-15GHz，最大微波吸收量为46.8dB，有效带宽5.3GHz。
综上所述：以Fe元素含量高于R2Fe14B化学计量比的R-Fe-B合金(R为一种或多种稀土元素的组合)为原料，经HDDR处理后α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，且表现出核壳结构特征；采用该法制备的铁基复合吸波材料α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的，同时这种吸波材料也遗传地表现出核壳结构特征：α-铁为内核，Fe2O3、R2O3及少量硼化物混合物为壳层；入射电磁波经第一轮金属Fe和非金属吸波材料吸收后，拓宽了吸波频带；此外经α-铁颗粒透射和散射的电磁波继续被Fe2O3和其他氧化物吸收，从而大大提高了电磁波吸收能力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：R-Fe-B合金(R为一种或多种稀土元素的组合)进行HDDR(吸氢-歧化-脱氢-复合)处理，使α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，表现出核壳结构特征；
S2：通过氢破碎和球磨处理获得沿晶破碎的微米尺寸细粉，将球磨细粉置于氮气/空气混合气体中使R2Fe14B相氧化形成Fe2O3、α-铁、R2O3及少量硼化物；
S3：最终获得α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中的铁基复合吸波材料。
2.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：
S201：成分设计，Fe-B合金原子百分比为RxFe94.1-xB5.9，其中R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc稀土元素中的一种或多种的组合，x为稀土元素原子百分比，6≤x≤11.8；
S202：配料熔炼，将纯铁、稀土金属或合金、硼铁合金按照设计的原子百分比进行配料熔炼，考虑到稀土在熔炼时挥发较严重，因此配料时质量增加5wt％；
S203：均匀化热处理及机械破碎，将熔炼好的合金在800-1000℃下均匀化热处理2.0-10.0小时，冷却后机械破碎至250μm以下；
S204：HDDR(氢化-歧化-脱氢-复合)处理，将机械破碎的R-Fe-B粗颗粒置于真空气氛炉中，抽真空至低于5×10-3Pa，升温至650-850℃，通入0.02-0.10MPa氢气，含氢保温1.0-5.0h，确保R-Fe-B粗颗粒完全氢化、歧化；然后抽真空至低于5×10-3Pa进行脱氢、复合处理，并在600-1000℃下保温1.0-12.0h，最后随炉冷却至室温；
S205：氢破碎处理，将HDDR处理的R-Fe-B粗颗粒置于真空炉中，抽真空至低于5×10- 3Pa，升温至100-500℃，通入0.02-0.100MPa氢气，含氢保温1.0-5.0h，然后抽真空至低于5×10-3Pa进行脱氢处理，在100-500℃下保温1.0-5.0h，最后随炉冷却至室温；
S206：球磨处理，将氢破碎后的粉末在球磨罐中进行球磨，球料比为10-30，球磨速度10-200r/min，球磨时间0.5-10.0h；
S207：氧化处理，将球磨后的粉末在氮气/空气混合气体中静置4小时及以上，使R2Fe14B相完全氧化。
3.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：R-Fe-B合金中Fe元素的含量要高于R2Fe14B的化学计量比，R-Fe-B合金原子百分比为RxFe94.1-xB5.9，其中R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Sc稀土元素中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：将熔炼好的合金在800-1000℃下均匀化热处理2.0-10.0小时，冷却后机械破碎至250μm以下。
5.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：R-Fe-B合金粗颗粒经HDDR处理后α-铁均匀弥散分布在R2Fe14B晶粒之间或晶粒内部，α-铁存在于R2Fe14B晶粒内表现出核壳结构特征：α-铁是内核，R2Fe14B是表面壳层。
6.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：球磨细粉尺寸大小为2-10μm，由于粉末太细会在空气中会发生自燃，因此需要在氮气/空气混合气体中氧化，混合气体中氧气体积分数为5-10％。
7.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：采用该方法制备的铁基复合吸波材料α-铁弥散分布于Fe2O3、R2O3及少量硼化物中，这种吸波材料表现出核壳结构特征：α-铁为内核，Fe2O3、R2O3及少量硼化物混合物为壳层。
8.根据权利要求1所述的一种金属铁基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：x为稀土元素原子百分比，6≤x≤11.8。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003301203A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-10-24 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 希土類−鉄−硼素系合金、ならびに磁気異方性永久磁石粉末およびその製造方法 |
| CN101429617A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-05-13 | 四川大学 | 一种纳米晶结构的吸波复合材料及其制备方法 |
| CN104942299A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-09-30 | 黄鹏腾 | 一种稀土-铁基吸波微粉的制备方法 |
| CN105448445A (zh) * | 2014-10-16 | 2016-03-30 | 桂林电子科技大学 | NdFeB磁性吸波材料及其制备方法 |
| US20180247743A1 (en) * | 2014-11-06 | 2018-08-30 | Ford Global Technologies, Llc | Fine-Grained ND-FE-B Magnets Having High Coercivity and Energy Density |
| CN109609833A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-12 | 北矿科技股份有限公司 | 一种hddr制备钕铁硼材料的方法及制备得到的钕铁硼材料 |
| CN109659108A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-19 | 北矿科技股份有限公司 | 一种hddr制备钕铁硼材料及其制备方法 |
| CN110499473A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-26 | 安徽吉华新材料有限公司 | 一种合金微粉吸波材料及其制备工艺 |
| US20210134497A1 (en) * | 2019-11-06 | 2021-05-06 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Fine grain structures for tough rare earth permanent magnets |
-
2022
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003301203A (ja) * | 2001-12-19 | 2003-10-24 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 希土類−鉄−硼素系合金、ならびに磁気異方性永久磁石粉末およびその製造方法 |
| CN101429617A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-05-13 | 四川大学 | 一种纳米晶结构的吸波复合材料及其制备方法 |
| CN105448445A (zh) * | 2014-10-16 | 2016-03-30 | 桂林电子科技大学 | NdFeB磁性吸波材料及其制备方法 |
| US20180247743A1 (en) * | 2014-11-06 | 2018-08-30 | Ford Global Technologies, Llc | Fine-Grained ND-FE-B Magnets Having High Coercivity and Energy Density |
| CN104942299A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-09-30 | 黄鹏腾 | 一种稀土-铁基吸波微粉的制备方法 |
| CN109609833A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-12 | 北矿科技股份有限公司 | 一种hddr制备钕铁硼材料的方法及制备得到的钕铁硼材料 |
| CN109659108A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-19 | 北矿科技股份有限公司 | 一种hddr制备钕铁硼材料及其制备方法 |
| CN110499473A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-26 | 安徽吉华新材料有限公司 | 一种合金微粉吸波材料及其制备工艺 |
| US20210134497A1 (en) * | 2019-11-06 | 2021-05-06 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Fine grain structures for tough rare earth permanent magnets |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 尚涛: "新型铁氧体吸波材料的设计合成与性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
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