【摘 要】
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在现代化信息战争中,探测与反探测技术成为制胜的关键因素。羰基Fe粉具有较高的磁导率和磁损耗,能够有效吸收电磁波,降低目标被雷达发现的几率。但存在低频吸波性能差、居里温度不够高、抗氧化性能差等不足。磁性吸收剂的体系组分、颗粒结构、形貌尺寸以及晶体结构是影响电磁性能、吸波性能和耐高温性能的重要因素。通过选择适当制备工艺,探究各因素对吸收剂性能的影响规律,可获取低频吸波性能和抗氧化性能较好的吸收剂。本文
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在现代化信息战争中,探测与反探测技术成为制胜的关键因素。羰基Fe粉具有较高的磁导率和磁损耗,能够有效吸收电磁波,降低目标被雷达发现的几率。但存在低频吸波性能差、居里温度不够高、抗氧化性能差等不足。磁性吸收剂的体系组分、颗粒结构、形貌尺寸以及晶体结构是影响电磁性能、吸波性能和耐高温性能的重要因素。通过选择适当制备工艺,探究各因素对吸收剂性能的影响规律,可获取低频吸波性能和抗氧化性能较好的吸收剂。本文针对羰基Fe粉存在的问题,以高饱和磁化强度的FeCo合金作为研究体系,通过机械合金化法制备FeCo合金,并通过机械研磨法获取片状化形貌。首先研究了机械合金化过程,经过20h的球磨,原料Fe、Co粉形成纳米晶结构合金,产物呈不规则块状。通过机械合金化法,制备出不同Co掺杂量的Fe(1-x)Cox吸收剂,对产物进行了电磁参数的测试,得出以下结论:随着Co含量的提高,吸收剂的介电常数实部缓慢增大;复磁导率实部和虚部在Co含量为30%以下时较高,其后逐渐降低。随着Co含量的提高,低频吸波性能先升高后降低,当Co含量为30%低频吸波性能较好。采用DSC测量合金微粉的居里温度,发现随Co含量的提高,吸收剂的居里温度先升高后降低,Fe0.7Co0.3合金相比于未掺杂的羰基Fe粉,居里温度提高了214oC,可在更高温度下使用。通过机械研磨过程获取扁平化颗粒,厚度方向尺寸在1μm以下。扁平化程度的增大使得磁性吸收剂突破Snoek极限的限制,复磁导率获得提升。机械研磨36h之后,磁导率实部在1GHz由原料Fe粉的3.5提升至4.5,磁导率虚部由1提升至2.3。但颗粒的片状化形貌也提高了FeCo微粉在石蜡基体中的接触概率,容易形成导电通道,使介电常数升高,当球磨48h时,复介电常数骤增。机械研磨后吸收剂的吸收峰向低频移动,低频吸波性能得到明显改善,当球磨时间为36h时,吸收剂的低频吸波性能较好。考虑电磁参数和吸波性能的两方面的变化,选择36h作为机械研磨的时间。针对FeCo吸收剂的抗氧化性能差,采用St?ber法对球磨后的片状吸收剂进行SiO2包覆改性,可以有效提高吸收剂的抗氧化性能。同时能够在对磁导率影响较小的情况下,大幅降低介电常数。通过改变包覆反应中硅源TEOS的加入量,可以控制SiO2层的厚度,进而调控电磁参数。当包覆反应中Si和Fe的摩尔比为1:8时,吸收剂的复介电常数实部由未包覆前的33降低至16,虚部降至0.5左右;复磁导率降低的幅度较小。包覆改性后,吸收剂的吸波峰向高频移动,在16.8GHz的吸波性能略有降低,但在6.810GHz范围内得到改善。相比于羰基铁粉,包覆后吸收剂的低频吸波性能仍有明显的提升。此外,合金/SiO2核-壳结构的形成显著改善了FeCo吸收剂的抗氧化性能,氧化增重的起始温度最高提升了95℃。
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