各向异性球磨介质对吸波材料电磁特性的影响

摘要

高能球磨具有控制简单、环保、成本低、效率高等优点，不仅是制备微波吸收材料的主要方法，也是在制备过程中进行吸波材料电磁参数调控的重要手段。本课题针对非球形球磨介质在吸波材料制备过程中的作用开展一系列研究，通过采用两种形状的球磨介质（柱形、混合型）制备的吸波材料，研究对比球形、非球形球磨介质对羰基铁吸波材料微观形貌、电磁参量的影响，此外还研究快淬速度对纳米复合永磁材料吸波性能的影响。研究中采用X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM），矢量网络分析仪等手段对样品的物相，微观结构，电磁和微波吸收特性进行了分析。主要包括以下内容： （1）采用圆柱形和混合型球磨介质，在不同球磨时间下制备羰基铁吸波材料。XRD结果表明所有样品只呈现单一的α-Fe相。SEM结果显示，柱磨样品的微观尺寸随着球磨时间的增加先升后降，混合球磨样品的微观尺寸随着球磨时间的增加显著上升。柱磨样品的复介电常数及介电损耗正切值的变化均与微观尺寸正比，呈现先增后降的趋势。而混合球磨介质制得的样品复介电常数及介电损耗正切值随着球磨时间的增加而逐渐上升。在涂层厚度为1.5mm时，柱磨12小时后的吸波材料样品在3GHz出获得最小反射损耗-13.8dB，样品的反射损耗峰随着球磨时间的增加逐渐向低频移动。混合球磨介质制备的样品球磨12小时后在2.9GHz出获得最小反射损耗-11.7dB，反射损耗的变化与球磨时间成反比，反射损耗峰向低频移动。 （2）研究在不同淬速下获得的低Nd复合NdFeB材料吸波特性。XRD显示不同淬速下获得的样品晶体结构都呈α-Fe体心立方结构，SEM显示样品都具有扁平状的微观结构，但均匀性及钝化程度不同。随着淬速的增加，合金的矫顽力和剩磁呈先升后降的趋势，矢量网络分析仪测量的样品电磁特性基本符合频散特性，淬速为40m/s样品的磁损耗（μ″）先升后降，表明此样品μ″和晶粒间磁共振有关。基于传输线理论对样品反射损耗（RL）的数值模拟结果表明，涂层厚度为1.5mm，淬速30m/s样品在8.2GHz获得的最小反射损耗RLmin为-7.69dB，淬速40m/s样品的在3.1GHz时RLmin为-5.87dB，当淬速增加到50m/s时，样品在8.9GHz处获得RLmin为-8.8dB，不同快淬速度对晶体结晶度的改变显著影响其吸波特性。

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