包覆型羰基鐵粉微波吸收劑的制備及性能研究.pdf

1、近年來隨著隱身技術的飛速發(fā)展，吸波材料的研究逐漸成為各軍事強國隱身技術研究的熱點之一，而吸波劑吸波性能的提高則是實現(xiàn)“薄、輕、寬、強”高性能吸波材料的關鍵。羰基鐵粉是一種較傳統(tǒng)的磁性金屬吸波劑，已廣泛應用于雷達隱身技術。它具有微波磁導率高和溫度穩(wěn)定性好等特點，主要通過磁損耗對電磁波進行吸收。隨著雷達隱身技術的發(fā)展，單一的吸波劑已經(jīng)無法滿足新型吸波材料的要求，因此吸波劑的改性研究對于改善吸波性能和拓寬吸收頻段有著積極的意義。具有殼－核式結

2、構的復合粉體顆粒兼有核層和殼層材料的性能，本文在前人研究的基礎上，以羰基鐵粉為主要吸波劑，用非均勻成核法對羰基鐵顆粒進行表面包覆改性，制備出殼－核式結構的復合粉體吸波劑，并對其微觀結構進行表征，且研究了該復合吸波劑的抗氧化性能、電磁性能和吸波效能。
　　 采用非均勻成核和化學沉淀相結合的方法制備了MgFe2O4包覆羰基鐵超細復合粉體。研究表明，沉淀劑NaOH溶液濃度為0.1mol/L時前驅體的得率最高，且其包覆層在羰基鐵顆粒表面

3、分布較為均勻。前驅體經(jīng)400℃煅燒，在羰基鐵顆粒表面均勻地包覆了鱗片狀MgFe2O4。隨著MgO加入量的增加，復合粉體中MgFe2O4的含量也逐漸增加，粉體的抗氧化性逐漸增強，當MgO加入量質(zhì)量分數(shù)為25％時，粉體的氧化率僅為6.01％。
　　 采用非均勻成核和直接沉淀相結合的方法制備了BaTiO3包覆羰基鐵超細復合粉體。研究了沉淀劑NaOH溶液濃度、TiCl4溶液濃度、反應溶液的pH值、BaTiO3加入量(即理論上BaTiO3

4、在復合粉體中的質(zhì)量百分比)和反應時間、溫度等因素對復合粉體得率和反應速率的影響，確定了最佳的工藝條件：NaOH溶液濃度：0.3mol/L，TiCl4溶液濃度：1mol/L，反應溶液的pH值：13，BaTiO3加入量：20wt％，反應時間：190min，反應溫度：70℃。
　　 分析結果表明，直接沉淀過程使羰基鐵顆粒表面形成了均勻的立方相BaTiO3包覆層。當NaOH溶液濃度為0.3mol/L時，包覆層均勻，復合粉體具有良好的分散

5、性和均勻性。隨著反應時間的延長，羰基鐵顆粒表面的胞狀物顆粒逐漸成核長大，胞狀物顆粒由不均勻到均勻分布，尺寸總體上由小變大。隨著BaTiO3加入量的增加，復合粉體中立方BaTiO3的含量也逐漸增加，粉體的抗氧化性逐漸增強，當BaTiO3加入量質(zhì)量分數(shù)為40％時，粉體的氧化率僅為5.21％。
　　 用傳輸/反射法測量了復合材料在2～18GHz頻段的微波電磁參數(shù)。研究了吸波劑體積分數(shù)、MgO和BaTiO3加入量對電磁參數(shù)的影響。結果表

6、明，包覆前后粉體的電磁參數(shù)頻譜特性相近。增大吸波劑的體積分數(shù)，復合材料的電磁參數(shù)各分量均增大，頻散特性逐漸明顯。在相同體積分數(shù)下，MgFe2O4和BaTiO3包覆羰基鐵復合粉體的介電常數(shù)實部、虛部和磁導率實部均比原羰基鐵粉高，磁導率虛部比原羰基鐵粉低。MgO加入量為15wt％、BaTiO3加入量為20wt％時各自的復合粉體電磁參數(shù)處于較佳狀態(tài)。
　　 根據(jù)微波吸收材料的反射率計算模型，模擬計算了復合材料的微波反射率。MgFe2O

7、4、BaTiO3包覆羰基鐵復合粉體和羰基鐵粉在相同體積分數(shù)下最大吸收峰均向低頻移動，并且反射率較羰基鐵粉更小，表現(xiàn)出更加優(yōu)良的微波吸收特性；增大吸波劑的體積分數(shù)，有利于達到較佳吸波效果，但過大的體積分數(shù)會出現(xiàn)窄帶低吸收。
　　 包覆粉體微波吸收特性均在輕質(zhì)強吸收方面優(yōu)于原羰基鐵粉。MgFe2O4包覆羰基鐵復合粉體經(jīng)過優(yōu)化設計，最佳的吸波涂層結構為：吸波劑體積分數(shù)40％，涂層厚度1.3mm，復合粉體MgO加入量15wt％，可以達到