Fe基非晶合金薄膜复合材料制备及其吸波性能研究

发布时间：2020-03-18 19:59

【摘要】：新型吸波材料提出了“宽频带、轻质化、薄型化”的发展要求,而如何提高材料在S频段范围内的吸收性能是当前雷达波吸收材料的一个研究重点。磁性晶须和磁性薄膜材料由于其结构特性有望提高S频段的吸波性能。本文研究了FeSiB和FeCuNbSiB两种非晶合金薄膜复合材料的制备技术,并采用矩形波导法测试了复合材料在S频段的电磁参数,较系统分析了复合材料在S频段的吸波性能,并对复合材料的吸波性能进行了优化。(1)以单辊快淬法制备的厚度约为30μm的FeSiB非晶合金薄带为基础,采用化学减薄工艺成功地制备了厚度约为15μm的FeSiB非晶合金薄膜,薄膜保持了非晶相结构。采用表面化学处理的方法在薄膜表面生成了主要成分为Fe_3O_4的转化膜,该转化膜组织致密,厚度均匀,与非晶合金薄膜基体结合紧密。转化膜改善了FeSiB非晶合金薄膜与环氧树脂基体之间浸润性能。FeSiB非晶合金薄膜经过“420℃×2h”真空热处理和“380℃×3h+H=78.4k A/m”横向磁场热处理后,通过模压成型方法,成功制备了厚度为2mm的FeSiB非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料。(2)在S频段内,纯玻璃纤维/E-51环氧树脂复合材料的复介电常数实部ε′约为3.13,复磁导率实部μ′约为1.05,干涉吸波厚度为10.828mm;FeSiB非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料在仅含1层厚度30μm的FeSiB非晶合金薄膜的条件下,复介电常数实部ε′大幅度增加(31.65),干涉吸波厚度大幅度减小(3.566mm),显示出优异的吸波性能;随着FeSiB非晶合金薄膜层数(0~3层)的增加,复合材料的ε′和μ′逐渐的升高,尤其μ′的值显著升高,当层数2层和3层时,μ′的值分别上升到1.329和2.357。同时,复合材料的tanδe和tanδm也呈现逐渐升高的趋势,当复合材料含有2层和3层非晶合金薄膜时,tanδ≥0.6,复合材料具有优异的电磁损耗吸波性能;复合材料的干涉吸波厚度d随着非晶合金薄膜层数的增加逐渐的减小,当层数增加到2层和3层时,d的值分别减小到2.341mm和1.827mm,复合材料具有优异的干涉吸波性能。(3)当FeSiB非晶合金薄膜厚度减小至15μm时,复合材料的tanδe和tanδm进一步升高。复合材料的薄膜层数为2层时,tanδ=1.698,干涉吸波厚度d=2mm,该种结构类型的复合材料具有优异吸波性能;当复合材料的薄膜层数为3层时,tanδ=1.482,其ε′的值约为22.5,复合材料具有良好的阻抗匹配性能。(4)采用真空热处理和横向磁场热处理可以有效改善FeSi B非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料的磁损耗和干涉吸波性能。真空热处理后,含有2层厚度为15μm、经过表面化学处理的非晶合金薄膜吸波层时,复合材料的tanδm值达到1.156,干涉吸波厚度减小至2.113mm;再经过横向磁场热处理后,干涉吸波厚度值进一步减小至1.759mm。(5)在FeSiB非晶合金薄膜的基础上,制备了厚度约为30μm和15μm的FeCuNbSiB非晶合金薄膜,研究了2mm的FeCuNbSiB非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料在S频段的吸波性能。与FeSiB非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料比较,FeCuNbSiB非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料的ε′大幅度降低,降低幅度约为12,而tanδm大幅度升高,其值≥0.5,复合材料具有优异的阻抗匹配特性和电磁波磁损耗吸收性能。(6)利用FeSiB非晶合金薄膜或FeCuNbSiB非晶合金薄膜作为网格材料,通过频率选择表面的方法可以修正FeCuNbSi B非晶合金薄膜/环氧树脂复合材料在特定频段内的吸波性能。设计和制备了厚度为2mm,包含4.5mm×11mm和4.5mm×42mm两种网格尺寸的复合材料,研究表明随着网格铺层数的增加(1~3层逐渐递增),吸收峰值不变,但吸收峰频带往低频率方向移动。
【图文】：

第 1 章 绪论意图。从图中可以明显的看出，密度在逾渗阈值以上的磁粉芯内部部孔隙率低，磁力线经过磁粉体传播时可以有多个通道绕行通过孔隙，磁阻较小，所以磁导率升高。与导电聚合物的逾渗理论相似，磁性材料也存在磁逾渗现象，即随着导磁粉体用量的增加，依次经历非导磁区、导磁渗流区和导磁饱和区，即当材料中导磁体的含量增加到某一临界含量时，体系的磁阻率急剧降低，磁导率增大。

第 1 章 绪论表面雷达波反射。波复合材料在性能要求上，不仅需要满足吸波性能和力学性能等因素。雷达吸波材料设计方法主要包跟踪计算法。在结构型吸波复合材料的设计方面，材料的性能进行分析，，之后采用等效法来设计整体体来说，结构型吸波复合材料的典型结构为一般损耗层三层结构组成，如图 1.2 所示[111]。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34

【参考文献】

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本文编号：2589122