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数字电子产品及信息通讯产品向小型化、多功能化、智能化方向的发展,普遍采用高频化、数字化和集成化等关键技术。这些关键技术的采用与进步,给人们的生活带来了方便、快捷和高效,同时也带来了日益剧烈的电磁干扰问题。扁平颗粒吸波材料是解决电子产品辐射干扰的重要手段之一。本文的研究目的是开发性能优异的吸波材料及其制备工艺,探索扁平颗粒吸波材料电磁性能的影响规律,为开发实用化的吸波材料提供新的实验方法和理论依据。本文从实验方面重点研究了FeCrMo、FeSiAl、FeNiMo和FeCuNbSiB四种扁平颗粒吸波材料的制备工艺及其吸波特性,并提出了扁平颗粒取向度与磁导率关系的唯象模型,具体内容如下:
1、采用行星式球磨工艺研究了球磨时间、磨球材质、预热处理、分散剂对FeCrMo、FeSiAl、FeNiMo和FeCuNbSiB四种扁平颗粒吸波剂制备工艺的影响。实验结果表明,球磨时间对扁平颗粒纵横比起决定性作用,扁平颗粒的片厚随球磨时间的延长而减小,直径先增后减;硬质合金球显著提高了FeSiAl扁平颗粒的纵横比,获得片厚为0.9μm、纵横比为89的扁平颗粒;经过360℃预热处理后,FeCuNbSiB的塑性适中,获得片厚为1.0μm、纵横比为75的扁平颗粒;云母分散剂对于FeNiMo具有极好的分散效果,获得片厚为0.6μm、纵横比为100的扁平颗粒。
2、提出并发明了旋转模塑法制备片状吸波材料的新工艺,使得吸波剂的取向度高于涂布层压法。研究了压延成型、涂布层压法、旋转模塑法的工艺特点,结果表明,压延成型适合制备填充率低于40 vol.%、厚度大于0.2mm的片状吸波材料,涂布层压法适合制备填充率高达50 vol.%、厚度低至0.05 mm的片状吸波材料,旋转模塑法适合制备高取向度的片状吸波材料。
3、分析了热处理温度对扁平颗粒微结构、磁性能的影响规律。结果表明,FeCrMo的最佳热处理温度为390℃,μ"max达到5.0;FeCuNbSiB最佳热处理温度为550℃,μ"max达到9.2。研究了不同纵横比的FeSiAl吸波材料的电磁性能。结果表明,复数磁导率随着纵横比的增加而增加,与具有形状特性的Snoek极限定性一致,纵横比为89时,μ"max可达11.5。
4、研究了吸波剂取向对电磁性能的影响。结果表明,吸波剂取向分布能够显著提高复数磁导率,降低介电常数。根据磁导率几何投影建立了取向度与磁导率的唯象模型,模型计算结果与实验结果吻合得很好。