片状绒面结构RE-Fe合金微粉的制备及其吸波性能的研究

摘要

随着降低电子元器件的电磁污染及开发国防隐身武器的需要，电磁吸波材料受到广泛关注，人们一直致力于开发性能良好的吸波材料。而提高材料吸波性能的关键是提高其介电常数与磁导率，同时保证良好的阻抗匹配。本文首先通过球磨的方法对RE-Fe(Nd-Fe-B及La-Fe-Si)系稀土合金微粉进行片状化，旨在提高其磁导率；再利用去合金化法对片状粉末进行绒面化来增加电磁波运动路径，从而提高吸收效率：后续对粉末进行500℃下退火1h以改善其阻抗匹配。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪分别进行了物相、形貌、磁性能和电磁参数的分析，研究了粉末处理前后相结构、形貌和性能的变化，重点研究了绒面结构的引入对片状磁性吸波材料吸波性能的影响，分析其内在的影响机理，并探索RE-Fe系稀土合金微粉改性再利用的途径。得出主要研究结论如下： (1)以Nd-Fe-B系稀土合金粉末为对象，获得了制备片状Nd-Fe-B合金粉末的最佳制备工艺为：干磨时间为2h，湿磨时间为4h，过程控制剂的添加比例为1∶1，相应的添加量为无水乙醇和油酸各0.3 g。制成的片状粉末粒径为4～8μm，厚度为200 nm。 (2)采用去合金化并后续退火的工艺，成功在片状Nd-Fe-B合金粉末表面制取了绒面结构，且相结构为α-Fe和非晶相。该变化显著提高了粉末的介电常数和磁导率，改善了阻抗匹配，粉末吸波性能得到大幅提升。原始粉末在涂层厚度d=5.0 mm时的反射损失RL仅为-4.52 dB，去合金化处理20 min样品的RL则达到了-45.76 dB，与之匹配的涂层厚度仅为2.4 mm。 (3)采用上述优化工艺及绒面制备方法，在片状La-Fe-Si合金粉末表面实现了绒面结构a且相结构由单相La(Fe,Si)13转变为α-Fe和La(Fe,Si)13两相共存，使其介电常数和磁导率显著提高，阻抗匹配随之增强，粉末获得了良好的吸波性能，去合金化处理20 min样品的RL在d=7.0 mm时达到-32.30 dB，而来去合金化样品的RL在d=7.0 mm时的最小值仅为-9.44 dB。 (4)机理分析表明：随着去合金化时间的增长，片状RE-Fe系合金粉末表面绒面结构的形成逐渐充分，增强了界面极化并获得更大的介电常数，进而改善了粉末的阻抗匹配性能，其磁损耗机制也从原始的自然共振转变为交换共振。同时绒面结构有效地增强了电磁波散射过程中的干涉相消作用，减小了涂层形成干涉相消的厚度，有利于吸波涂层的轻量化。

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