片狀Fe納米晶吸收劑的組成對其熱穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、片狀Fe納米晶吸收劑因可突破形狀各向同性的Snoek關(guān)系，是近年來微波吸收材料領(lǐng)域研究的熱點，其優(yōu)秀的微波吸收性能與納米晶結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。本文從抗高溫吸波性能劣化角度研究了片狀Fe納米晶吸收劑在不同溫度、不同保溫時間以及含有第二相彌散粒子情況下的納米晶粒長大現(xiàn)象和微波電磁性能，旨在對納米晶的最優(yōu)尺寸及其晶粒生長和控制的機制、設(shè)計和制各工藝展開研究，為開發(fā)高性能的片狀納米晶復(fù)合鐵基金屬吸收劑奠定理論和實踐基礎(chǔ)。
　　 首先，通過在不

2、同溫度下真空熱處理片狀Fe納米晶粒子，研究了熱處理溫度(T)、保溫時間(t)對片狀Fe納米晶粒子的晶粒尺寸(D)、微波電磁性能和靜磁性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，當(dāng)T≥250℃時，D出現(xiàn)明顯長大并迅速達(dá)到生長平衡的行為。隨著D增大，片狀Fe納米晶粒子的介電常數(shù)（ε=(ε'-iε"）逐漸增大:D從5.8 nm增大至52.4 nm時，ε'和ε"在0.1GHz分別從16.8和1.6增大至46.5和26.8;磁導(dǎo)率隨D先增加后下降，在D為12.4

3、nm出現(xiàn)最大值，對應(yīng)矯頑力(Hc)有最小值(15.08 Oe);同時共振頻率從5.2移至4.0GHz，相應(yīng)飽和磁化強度（MS）從192.91增加到202.9 emu/g。用傳輸線理論擬合計算表明D=12.4 nm為最優(yōu)納米尺寸:在體積分?jǐn)?shù)為28％，涂層厚度為1.4 mm時，小于-8dB反射率的頻帶較初始片狀Fe由8.6-16.8GHz變化至9.2-17.5GHz，帶寬略有增加，最低反射率達(dá)到-9dB(14.3GHz)。
　　 其

4、次，采用高能球磨——攪磨法制備了片狀的Fe/MOx(M=Ce、Al、Zn)復(fù)合納米晶粒子，系統(tǒng)研究了第二相對粒子的形貌、在250及500℃下的晶粒結(jié)構(gòu)變化規(guī)律及微波電磁性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，第二相彌散粒子對納米晶高溫結(jié)構(gòu)變化有不同的影響機制:CeO2有效阻礙了Fe晶粒的長大，Al2O3將Fe晶粒的長大行為推遲至較高溫度，ZnO則是促進了Fe晶粒的長大:Fe/MOx(M=Ce、Al、Zn)及參照系Fe片狀粒子在250及500℃熱處理后D由

5、約10nm分別長大為13.5、17.5、19.8、17.0 nm以及28.6、36.4、58.8、53.4 nm。當(dāng)M=Ce時，復(fù)合粒子在熱處理前、后較其它片狀粒子均有最低的介電常數(shù)和最高的磁導(dǎo)率實部，預(yù)示其在研究的溫度范圍內(nèi)具有最好的吸波性能:T=250及500℃時，RL≤-8dB的帶寬及吸收峰值均明顯優(yōu)于其它粒子，分別達(dá)到11.5-25.7GHz、-13dB及12.5-22.3GHz、-16dB，這得益于CeO2復(fù)合提高了片狀Fe納