Co基磁性吸波材料的制备及电磁性能研究

发布时间：2017-09-30 09:36

  本文关键词：Co基磁性吸波材料的制备及电磁性能研究

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【摘要】：Co基磁性材料具有高居里温度、高饱和磁化强度、高磁导率和低的各向异性等特点,因此在吸波应用上具有非常重要的意义。本文旨在制备和研究具有片状结构的Co基磁性吸波材料,更好的抑制趋肤效应,突破Snoek极限,得到较高的磁导率,从而获得具有良好吸波性能的Co基磁性吸波材料。通过三种不同的制备方法制备Co基磁性吸波材料,X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和微波矢量网络分析仪分析表征样品的相结构、形貌等微观结构和电磁参数,并通过传输线理论模拟计算获得的Co基磁性吸波材料的反射损耗。具体内容如下:(1)利用先化学镀后球磨方法对羰基铁粉进行镀Co操作,研究在不同羰基铁的装载量下制备的羰基铁/Co核壳复合材料的吸波特性,分析样品在1~18GHz频段的吸波性能变化规律。结果显示,未经处理的原始羰基铁粉是球状的形貌结构,而经过化学镀和球磨处理获得的复合粉末的形貌则是扁平状结构。随着羰基铁装载量的增加,所有粉末样品的相结构并没有发生明显的变化,都呈现出典型的α-Fe相结构。但羰基铁装载量的不同却极大地改变了样品的电磁参数,从而改变了样品的阻抗匹配特性,使得吸波性能随羰基铁装载量的变化而有所变化。随着羰基铁装载量的增加,复合吸波材料的反射损耗(RL)峰值呈现降低的趋势,但损耗峰位置在4GHz左右变动不大。装载量为20g/L的复合粉末,与装载量为10g/L和15g/L的粉末相比,具有最佳的反射损耗,在涂层厚度1mm,频率4GHz处,最小反射损耗可达-8.5d B,小于-5d B的吸收频宽为4.46GHz。(2)利用先球磨后化学镀方法制备羰基铁/Co核壳复合材料,同样探讨羰基铁装载量的变化对制备的复合材料在1~18GHz频段吸波性能的影响。结果表明,制备的复合粉末形貌仍然是片状结构。不同羰基铁装载量下制备的复合粉末仍然都呈现出α-Fe相结构。在此阶段研究中,发现通过改变羰基铁的装载量,同样可以调控制备的羰基铁/Co复合材料的复介电常数和复磁导率,从而极大地影响材料的吸波性能。随着羰基铁装载量的增加,复合吸波材料的反射损耗峰值略微降低,损耗峰位置向高频偏移,小于-5d B的吸收频带变宽。在1mm的涂层厚度下,装载量为10g/L时获得的复合粉末在频率2.5GHz处最小反射损耗为-8d B,小于-5d B的吸收频宽为3.23GHz;装载量为15g/L时获得的复合粉末在频率4.5GHz处最小反射损耗为-8.5d B,小于-5d B的吸收频宽为5.4GHz;装载量为20g/L时获得的复合粉末在频率6GHz处最小反射损耗为-8.5d B,小于-5d B的吸收频宽为6.8GHz。(3)利用机械合金化方法,在羰基铁粉中掺杂Co颗粒,球磨30h后,合成羰基铁-Co合金,研究Co含量对制备的复合合金粉末吸波性能的影响。实验结果表明,球磨过的合金粉末在形貌上都是片状的结构,晶粒尺寸为微米量级。XRD显示合金粉末的衍射峰为铁钴固溶体特征峰,Co含量的变化对合金衍射峰的强度有明显的影响,随着Co含量的增加,衍射峰的强度降低了。Co含量的不同影响了合金粉末的复介电常数和复磁导率,从而影响了合金的吸波性能。随着Co含量的增加,合金粉末的反射损耗峰值降低,损耗峰位置向高频移动,小于-10d B吸收频带变宽。当Co含量到达7%继续增加Co含量,反射损耗峰值却增加了,损耗峰位置向低频移动,小于-10d B吸收频带变窄。Co含量为7%时获得的羰基铁-Co合金,吸收强度较大,在涂层厚度2.5mm,频率1.81GHz处,最小反射损耗可达-20.05d B,小于-10d B的有效吸收频宽为0.89GHz。
【关键词】：羰基铁 Co 化学镀 机械合金化 吸波性能
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34;TM27
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 吸波材料9-18
• 1.1.1 吸波材料的研究背景9-10
• 1.1.2 电磁波的吸波、反射和折射10-13
• 1.1.3 吸波材料的工作原理13-14
• 1.1.4 吸波材料的研究现状14-18
• 1.2 Co基磁性吸波材料的研究进展18-21
• 1.2.1 Co基合金吸波材料18-19
• 1.2.2 钴铁氧体吸波材料19
• 1.2.3 Co基核壳结构吸波材料19-21
• 1.3 本课题的研究目的及主要研究内容21-23
• 第二章 实验材料、样品的制备和检测方法23-28
• 2.1 工艺流程23
• 2.2 实验原料与设备23-24
• 2.3 材料性能检测24-28
• 2.3.1 X射线衍射24-25
• 2.3.2 扫描电子显微镜25-26
• 2.3.3 电磁参量测量26-28
• 第三章 羰基铁/Co复合吸波材料的制备工艺和电磁性能研究28-45
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验29-31
• 3.3 实验结果及讨论31-43
• 3.3.1 S1~S3样品的实验结果及讨论31-37
• 3.3.2 S4~S6样品的实验结果及讨论37-42
• 3.3.3 两种方法制备的样品的吸波性能的对比42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 羰基铁-Co合金吸波材料的制备工艺和电磁性能研究45-55
• 4.1 引言45-46
• 4.2 实验46-47
• 4.3 实验结果及讨论47-53
• 4.3.1 形貌分析47-48
• 4.3.2 物相分析48-49
• 4.3.3 电磁性能分析49-51
• 4.3.4 吸波性能分析51-53
• 4.4 本章小结53-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 参考文献57-61
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文61-62
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目62-63
• 致谢63

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本文编号：947478