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Fe-Ni软磁合金吸波材料的设计与制备

张晓宁

  本论文研究目的是为研制新型吸波材料用吸波剂提供理论依据和实际应用。针对铁氧体、碳化硅粉作吸波剂的传统型吸波材料存在吸波频带窄、材料厚度大、吸波效能差等弱点,利用“机械合金化+氧化+再结晶热处理”法制备出新型吸波剂材料——FeNi3、γ-(Fe,Ni)和 Fe3O4相的复合粉体。首次提出“壳核”结构理论模型,并借助 XRD、MFM、FEG-SEM、EDS 等现代材料测试技术对“壳核”结构复合粉体的微观结构做了深入分析。研究表明:新型吸波剂粉体平均晶粒尺寸越大、磁畴宽度越小磁畴壁厚度越小均有利于增大复磁导率;Fe3O4 相的壳层能有效降低复介电常数。将粒度小于 10μm 的片形“壳核”结构复合粉体制备成两种不同基体的单层和双层平板型吸波材料。 在深入分析材料吸波机理的基础上,提出了“匹配引入层+电磁损耗层”双层吸波物理模型,通过双层吸波效能公式的推导和材料的计算机辅助设计进行了平板型复合材料的吸波效能理论计算。材料的吸波效能理论计算值与实验测试值结果相吻合,证明了本论文对电磁吸收机理研究与材料仿真的正确性。通过材料仿真,总结了各层电磁参数、厚度与吸波效能的关系,实现了双层吸波材料的优化设计,并制备了在 1MHz~1GHz、L、S、C、X 和 Ku 频段范围内,具有降低最小吸波效能值、展宽有效吸波频带、减小材料厚度的新型吸波材料。“单一梯度变化”、“底层电磁损耗”和“双层磁损耗+底层电损耗”是材料的吸波机理。 另外,本论文首次提出了统一样品制备与材料仿真相结合的新观点,实现了对吸波材料传统研究方法的改进。改进后的方法不仅能在一块样品上同时测试吸波效能、电磁参数和材料厚度,而且能为双层吸波结构计算模型提供基础数据。为了解决测试电导率的问题,首次提出了变频电导率的概念,并将它应用在电磁吸收机理研究与材料优化设计中。根据现有的实验条件,建立了磁环样品的“单圈电感器”物理模型,配合相关公式的推导,完善了复相对磁导率的测试系统。……   
[关键词]:吸波;材料设计;软磁合金;机械合金化
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:北京工业大学2003年