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随着电子设备的大量使用以及雷达通讯和探测技术的快速发展,电磁环境污染对信息安全、电磁干扰和人体健康危害日益严重,电磁波吸收材料在民用和军事领域有着重要而广泛的应用。当前微波吸波材料的发展趋势是“薄,轻,宽,强”,这要求吸波材料在高频下仍保持高的磁导率和自然共振频率,以及适中的介电常数。传统磁性材料由于受到Snoek极限限制,因其较小的磁晶各向异性能和饱和磁化强度,已无法全面满足吸波材料研发和应用需求。 本文中以具有平面磁晶各向异性和较大饱和磁化强度的Ce2Fe17N3-δ稀土金属间化合物为研究对象,采用先氮化再球磨的方法优化了制粉实验条件,成功地制备出Ce2Fe17N3-δ微粉;研究了磁粉浓度、磁场取向对Ce2Fe17N3-δ/硅胶复合材料高频磁性和微波吸收性能的影响;运用四分之一波长(λ/4)界面反射模型阐明了复合材料高频磁性和微波吸收性能的演变规律和形成机理,主要结论如下: 首先,利用快淬制带结合球磨和氮化工艺,成功制备出磁粉粒径分布为3~5μm的Ce2Fe17N3-δ微粉。研究了快淬制带工艺参数对成相均匀性影响,粗破碎后在氮化压力为0.8MPa条件下在470℃氮化1h,获得了磁粉饱和磁化强度为149emu/g、矫顽力为60Oe和氮原子个数为3±0.14的Ce2Fe17N3-δ微粉。 其次,系统研究了磁粉体积浓度(Vc)对Ce2Fe17N3-δ/硅胶复合材料高频磁性及微波吸收性能的影响。研究发现:当Vc<30%时复合材料电磁参数随Vc近似呈线性增大;Vc>30%时复合材料介电常数实部、虚部均快速增大。当Vc=25%时,Ce2Fe17N3-δ/硅胶复合材料在X波段展现出优异的微波吸收性能:在f=9.97GHz、t=1.72mm时最佳反射损耗值达到-60.5dB,RL<-10dB的频宽为5.24GHz,覆盖了整个X波段,表明易面稀土Ce2Fe17N3-δ复合材料适用于高频的微波吸收。复合材料反射损耗吸收峰峰值频率以及对应厚度满足λ/4界面反射模型,且吸波体前、后界面的反射电磁波在前界面处的干涉损耗是微波吸收的主要原因。 最后,研究了取向对Ce2Fe17N3-δ/硅胶复合材料高频磁性及微波吸收性能的影响规律。采用磁场面取向方式,在磁场强度为1.7T获得取向度为81%的复合材料,取向后磁导率增大1.2~1.4倍。磁场取向有利于改善低浓度复合样品阻抗匹配条件,取向后Vc=15%和20%Ce2Fe17N3-δ/硅胶复合材料在X波段均能满足RL<-10dB,说明磁场取向是优化易面稀土复合材料微波吸收性能的有效方法。 总之,通过对Ce2Fe17N3-δ微粉的制备及其复合材料磁电参数调控和X波段吸波性能研究,获得的了在全X波段实现有效电磁波吸收的薄层吸波材料。通过磁场取向对复合材料吸波性能的调控规律和作用机理研究,为薄层吸波材料的开发提供技术储备与理论基础。