稀土铁基氮化物(r-FE-N)及其复合材料的高频电磁特性研究

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隐身技术的发展是国防科技研究的重要方向,能够实现雷达隐身技术重大突破的主要途径之一是发展高效雷达吸波材料。在民用科技上吸波材料可作为抗电磁辐射、抗电磁干扰和电磁屏蔽材料,具有广泛的用途。本文通过电弧熔炼、氮化控制,球磨等制备方法,通过改变稀土元素的种类及含量、吸氮量的控制,研究了SmxNd1-x(Fe,Mo)12Ny和SmxCe2-xFe17Ny磁粉的成分、制备条件与其内禀磁性的关系,重点研究了磁晶各向异性的调控及其影响因素和物理机制。在制备出SmxNd1-x(Fe,Mo)12Ny和SmxCe2-xFe17Ny磁粉的基础上,与粘接剂复合形成吸波材料。研究了其高频电磁性能(包括复介电常数谱、复磁导率谱与反射损耗)与吸收剂本征电磁性能的关系,以及磁粉粒径、填充度与复合工艺等对吸波性能的影响。论文的主要内容有:  (1)用X射线衍射(XRD)研究了SmxNd1-x(Fe,Mo)12、SmxCe2-xFe17吸氮前后的晶格结构。并研究了氮原子的引入对母合金基本磁性质的影响,研究表明氮原子进入了间隙位,母合金的居里温度、饱和磁化强度大大提高,并且改变了其磁晶各向异性。  (2)在Th2Mn12和Th2Zn17型化合物中,选择适当的稀土元素和通过对吸氮量的控制,能够得到具有面各向异性或锥面各向异性场的材料。  (3)利用扫描电子显微镜(SEM)测量了球磨后微粒的表面形貌及尺寸。球磨样品颗粒为1μm左右,接近于样品趋肤深度,可以阻止涡流损耗,从而提高复数磁导率,吸波性能由此得到提高。  (4)由于SmxNd1-x(Fe,Mo)12Ny和SmxCe2-xFe17Ny化合物具有低对称晶格结构,其轴向各向异性场与面各向异性场可能出现较大比值,这有利于突破Snoek极限。  (5)应用矢量网络分析仪测量出样品的散射参数,从而得到样品的复介电常数谱和复磁导率谱,进而计算出样品的反射损耗。实验中,样品Ce2Fe17Ny反射损耗达到了-60dB。  (6)随着样品厚度的增大,反射吸收峰所处频率位置向低频方向移动,吸收强度先增大后减小(对应反射损耗先减小后增大)。
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