FeCoNiCuAl系高熵合金粉的制备及其电磁性能研究

发布时间：2020-04-06 03:18

【摘要】：本文采用机械合金化工艺,制备系列FeCoNiCuAl高熵合金粉体,包括等摩尔比FeCoNiCuAl、FeCoNiCu_xAl(x=0.2-0.7)以及FeCo_(0.6)NiCu_(0.5)Al_(x=0.2-0.5)合金粉体。等摩尔比合金粉体经过不同时间(10h、30h、50h、70h以及90h)球磨,并在773 K温度下进行退火处理;FeCoNiCu_xAl合金粉体球磨90h,且Cu_(0.5)样品在不同温度(673 K、773 K和873K)下退火;球磨70h,制备FeCo_(0.6)NiCu_(0.5)Al_(x=0.2-0.5)合金粉体,并且所有样品在773 K条件下退火。合金粉体的相结构、微观形貌、粒子尺寸、磁性能以及电磁性能通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪。通过球磨法制备的等摩尔比FeCoNiCuAl高熵合金粉体微观形貌为片状,矫顽力(H_c)大小为67.6-105.1O_e,饱和磁化强度(M_s)为69.1-94.2emu/g,表现出软磁特性。随着球磨时间增加,复介电常数的实部(ε′)先增大后减小,虚部(ε″)的值都接近于零;粉体的复磁导率实部(μ′)范围是1.26-1.56,虚部(μ″)范围在0.28-0.36。反射损耗大小与复介电常数和复磁导率有关,所有球磨样品的反射损耗都达到-10 dB以下即吸波效率达90%;其中,球磨30h的样品在7.84 GHz时达到最大反射损耗-19.17 dB。将所有样品进行退火处理,粉体中产生新相CoFe_2O_4和AlFe_3,新相的生成提高饱和磁化强度,从而提高反射损耗。FeCoNiCu_(x=0.2-0.7)Al系列高熵合金粉体,均呈现简单的FCC和BCC相晶体结构,微观形貌为片状颗粒。该合金粉体也呈现了软磁特性,拥有高饱和磁化强度(75.05-82.51emu/g)和低矫顽力(93.68-103.38O_e)。不同Cu含量的合金粉体反射损耗都能达到-10 dB以下(吸收频段:9.5~16 GHz),且当Cu含量为x=0.5时拥有最大的反射损耗,值为-28.04 dB(吸收带宽约5 GHz)。长径比大的片状粉体颗粒和高电导率提高了介电常数,高饱和磁化强度加强复磁导率,从而提高FeCoNiCu_(x=0.2-0.7)Al合金粉体的微波吸收能力。同时,对吸波性能最好的Cu_(x=0.5)粉体进行不同温度退火处理,退火过程中发生相变、微观形貌尺寸、电导率以及饱和磁化强度等变化,从而提高高熵合金粉体的微波吸收能力,在673 K退火条件下,粉体的反射损耗可达-40.05 dB。FeCo_(0.6)NiCu_(0.5)Al_(x=0.2-0.5)合金粉体球磨70h之后依然为软磁性粉体(M_s:87.2-93.4emu/g;H_c:62.1-106.6O_e),拥有简单FCC相和BCC相结构,以及形成长径比较大的片状粉体颗粒。随着Al含量增加,样品复介电常数ε'和ε″先增大后减小,当Al_(x=0.4)时,介电常数达到最大。复磁导率实部μ′先上升(Al_(0.2~0.3)),后下降(Al_(0.3~0.4)),最后又上升(Al_(0.4~0.5))。所有样品反射损耗值都能达到-10 dB以下,Al_(0.4)样品有最大的反射损耗,RL值为-23.13 dB。退火之后,所有样品产生新相CoFe_2O_4,当Al含量处于0.3-0.5时出现AlFe_3相;随片状粒子尺寸增加,样品长径比增大,表面极化增大,导致电磁参数有所提高。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG139;TB383.3

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本文编号：2615927