热加工工艺对稀土镁合金电磁屏蔽性能的影响

发布时间：2020-08-20 10:33

【摘要】：镁合金是目前工业应用中最轻的结构金属,具有质量轻、强度高等优点,同时镁合金还具有非常好的电磁屏蔽性能,比常规的金属屏蔽材料密度小,与高分子屏蔽材料相比,不用作导电处理就能获得很好的屏蔽效果,是一种很有潜力的电磁屏蔽材料。Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金中由于添加了Gd、Y两种稀土元素,耐热性和高温力学性能得到了有效的加强,使用前通常需要进行热加工。为了解热加工过程对合金屏蔽效能的影响,本文进行了热变形和热处理实验,同时结合OM、SEM、XRD、室温拉伸、室温电导率和屏蔽效能测试等方法,分析了热加工过程中变形温度、T5和T6两种热处理方法对合金屏蔽性能的影响规律和机理,主要结论如下:(1)铸态稀土镁合金的电磁屏蔽效能可以达到80.3~111.5dB(30~1500MHz),优于纯镁以及AZ31、ZM61和ZK60等常见镁合金。变形温度所引起的合金屏蔽性能的差异在中高频(600~1500MHz)时更为明显,变形温度为380℃~420℃时,稀土镁合金的屏蔽效能较于铸态合金下降,这是因为变形过程降低了合金的电导率,导致合金的反射和吸收损耗降低;变形温度为460℃~500℃时,合金的屏蔽效能增加,这是由于在较高的温度下变形时,动态再结晶增加了合金内部的晶界面积,导致电磁波在合金内传播的路径增加,消耗增大。比较不同变形温度下成形合金的力学性能和屏蔽性能,得出460℃是可以同时提高其强度和电磁屏蔽性能的最佳变形温度。(2)直接时效处理(T5)可以加强稀土镁合金的屏蔽性能。主要归因于大量的时效析出相降低了镁基体内的溶质浓度,使合金的电导率升高,增强了合金对电磁波的消耗作用;析出相也会增加合金内部的相界面积,使电磁波的反射几率增大,消耗增大。需要引起注意的是,时效时间过长会引起晶粒和第二相的粗化,会削弱时效过程中电磁屏蔽性能的强化效果。(3)固溶时效(T6)过程中稀土镁合金的电磁屏蔽性能分为两个变化阶段:其中在固溶阶段,晶粒长大引起多重反射和吸收损耗的减少,溶质浓度提高导致电导率下降,反射损耗减少,合金的屏蔽效能降低;在时效阶段,第二相的析出提高了合金的电导率,且第二相颗粒可以增加相界面积,使合金的电磁屏蔽性能加强。(4)综合比较直接时效和固溶时效对稀土镁合金屏蔽性能影响,发现经过直接时效处理的合金的综合性能要优于固溶时效态合金,其中,力学性能最高的热处理方法为直接时效(225℃×24h),电磁屏蔽性能最好的热处理方法为直接时效(225℃×72h)。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.22
【图文】：

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最理想的方法是用完全封闭的导体空腔将场源与敏感对象隔绝，但由于实际工作中存在完全封闭，所以通过将导体空腔接地来引导感应电荷流入大地，以抑制静电场的响。（2）磁场的屏蔽：低频磁场主要通过采用高磁导率的材料来制作为结构闭合的屏体，形成磁通回路来限制磁力线的泄漏。对于高频磁场来说，往往会用到电流的磁效，即利用电流通过导体所产生的磁场以抵消的方式来削弱原磁场。磁场屏蔽只能削弱，能做到完全消除。（3）电磁场的屏蔽：电磁场中在总是既有电场又有磁场，因此想要有效的控制电辐射，必须同时考虑电屏蔽和磁屏蔽。在实际的工作中，可以根据场源性质的不同，择电屏蔽或磁屏蔽来屏蔽较低频率的电磁场。电磁理论中认为在高频电磁波中，电场磁场是彼此共存的，所以只要选择其电场或磁场之一进行有效的屏蔽即可达到屏蔽电波的目的。

电磁屏蔽原理

图 1.2 电磁屏蔽原理图加科学、准确的研究材料的电磁屏蔽性能的目的，采tiveness，SE）来定量评价各种材料的电磁屏蔽效果[17]，没有屏蔽体时与有屏蔽体时的电场强度（SE ，E0）的比比值，或功率密度（P0，Ps）的比值，单位为分贝（dBSEEESE0 20lgSTHHSE0 20lgPPPSE0 10lg

示意图,屏蔽室,测试法,开阔场地

中北大学学位论文（4）屏蔽室法：通过利用金属良导体制成的封闭空间，来有效地防止室外的电磁干扰，测试范围可以达到 9kHz～18GHz。该方法的主要不足是测试结果精确性较差，且屏蔽室的造价昂贵难以大量推广使用。测试标准主要为 IEEE STD299-1997（美国）。测试装置示意图如图 1.3(d)所示。

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