[發明專利]一種納米晶結構的吸波復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810046456.6
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101429617A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 劉穎;陳先富;葉金文;連利仙;涂銘旌
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;H01F1/01;C22C1/04;H05K9/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 鄧繼軒

技術領域

本發明涉及一種納米晶結構的吸波復合材料及其制備方法，屬于吸波材料領域。

背景技術

隨著電子技術的飛速發展，人們生活中電磁輻射不斷增多；為適應現代戰爭的需要，吸波材料在武器中將有廣泛的應用，研究具有吸波能力的材料對于軍用和民用都有極大的實用價值。目前已經獲得了廣泛應用的鐵氧體等傳統吸波材料的相對介電常數εr較小，飽和磁化強度也較小，相對磁導率μr也較低，由于Snoek極限限制，尤其是磁導率的虛部在GHz頻率時相當小，難以在通訊設備常用的1-5GHz的波段中使用。常用金屬軟磁材料有大的飽和磁化強度，相對磁導率μr較高，但其相對介電常數εr很大，在高頻時電磁波引起渦流，造成電磁波的反射，難以滿足阻抗匹配的要求；金屬軟磁材料對10GHz以上的電磁波的吸收性能很差，不能滿足10GHz以上頻率電磁波吸收的需要。所以提高磁導率，降低介電常數，提高吸收頻帶成為提高材料吸波性能需解決的關鍵問題。

稀土--鐵基合金有優異磁性能作為永磁材料已經得到了廣泛的應用，作為電磁波吸收材料國內外目前也鮮有這方面的報道。人們對稀土--鐵基永磁材料的研究過程中，發現稀土永磁材料與軟磁相鐵之間通過一定的方法可以形成納米晶耦合磁體，1993年英國Sheffield大學工程材料系Manaf等人用快淬法制備出具較低矯頑力的雙相耦合NdFeB/α-Fe磁性材料。調節材料的各相組成及制備工藝便可以得到具有不同矯頑力的耦合磁體。同時，矯頑力的變化直接影響到吸波材料自然共振峰的變化，可以滿足一定波段內電磁波吸收的需要，但是這種雙相耦合吸波材料電阻率太低，介電常數太大，用作吸波材料容易產生渦流，不利于電磁波的吸收。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種納米晶結構的吸波復合材料及其制備方法，其特點是在現有技術基礎上引入介電相以提高吸波材料的電阻、降低介電常數，通過調整工藝控制介電相的含量以得到合適的介電常數滿足阻抗匹配。

本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數：

納米晶結構的吸波復合材料的原料由以下元素組成：

稀土元素為2-70份，鐵為5-98份，微量元素為0-25份。

納米晶結構的吸波復合材料的相組成為稀土氧化物、稀土氮化物或稀土氮氧化物與軟磁相α-Fe和稀土硬磁相組成的三相耦合復合材料。

稀土元素為鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)元素中的至少一種。

微量元素為鎳(Ni)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、硼(B)、氧(O)、碳(C)中的至少一種。

納米晶結構的吸波復合材料的制備方法包括以下步驟：

1、將2-70份的稀土元素、5-98份的鐵和微量元素0-25份在氬氣保護下熔煉成鑄錠，在溫度700-1200℃熱處理4-60小時后，將制備出的稀土--鐵合金在溫度0-700℃與氫氣反應(氫爆方法)0.5-2小時，破碎成細小粉末或者將稀土--鐵合金球磨成細小粉末，將該粉末在溫度500-1000℃氫化歧化-析氫再化合(HDDR)1-5小時，再在溫度400-600℃氮化2-40小時；或者在溫度400-600℃直接氮化10-60小時，制成具有納米晶結構的稀土鐵氮磁性粉末，將制得的稀土鐵氮磁性粉末在溫度100-750℃加熱分解5-60分鐘，或者在溫度100-400℃，通空氣氧化0.5-3小時，然后球磨制成不同含量的介電相稀土氮化物或稀土氧化物或稀土氮氧化物與軟磁相α-Fe和稀土硬磁相永組成的三相耦合的復合材料；或者

2、將2-70份的稀土元素、5-98份的鐵和0-25份的微量元素在氬氣保護下熔煉成鑄錠，熔煉出來的稀土--鐵合金用熔體快淬的方法制備成非晶條帶，在溫度500-800℃熱處理10-30分鐘后，獲得具有高矯頑力的納米晶稀土鐵基磁性粉末，再將制得的稀土鐵基磁性粉末在溫度100-750℃加熱分解5-60分鐘，或者在溫度100-400℃，通空氣氧化0.5-3小時，然后球磨制成不同含量的介電相稀土氮化物或氧化物或氮氧化物與軟磁相α-Fe和稀土硬磁相組成的三相耦合的復合材料。

采用Agilent8720電磁波矢量網絡分析儀測試納米晶吸波復合材料的吸波性能，詳見圖1-10所示，結果表明，該吸波復合材料在0-18GHz具有顯著的吸波性能，在5.8GHz處的最大吸收峰為-50dB，匹配厚度為2.64mm。