一种铁基非晶纳米晶吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁基非晶纳米晶吸波材料及其制备方法，属于吸波材料技术领域，包括铁基非晶纳米晶合金，所述铁基非晶纳米晶合金为非晶/纳米晶复合双相结构，所述铁基非晶纳米晶合金作为吸收剂。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术采用中频感应熔炼、超高压水汽联合雾化，配合后期机械球磨、晶化退火处理等工艺制备吸波材料，具有工艺简单、可操作性强以及重现性好的特点，所制备铁基非晶纳米晶吸波材料具有“吸收性能强，适用频带宽，厚度薄”的特点，在高频电磁波吸收剂的应用中具有较大的发展潜力，具备较好的应用前景。具备较好的应用前景。具备较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶纳米晶吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于吸波材料
，具体而言，涉及一种铁基非晶纳米晶吸波材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着电子信息化技术的快速发展，各种电器、电子设备的普及，大大增加了电磁波的污染。在军事领域，吸波材料在日益重要的隐身和电磁兼容(EMC)技术中的作用和地位十分突出，已成为现代军事中电子对抗的法宝和秘密武器，在飞机、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂复吸波材料，就可以吸收侦察电波、衰减反射信号，减少武器系统遭受红外制导和激光武器袭击。同时也是突破敌方雷达的防区，这是反雷达侦察的一种有力手段。
[0003]吸波材料是指通过材料的介质损耗使入射到材料表面的电磁波能量转化成其他形式的能量。吸波材料一般由基体材料和介质材料通过一定的工艺复合而成。优异的吸波材料必须具备两个基本特性，一个是波阻抗匹配特性，另外一个是吸收特性。在研制吸波材料时，应该尽量使材料的电磁参数满足匹配条件，同时使材料的电磁参数的虚部尽量大。所以良好的吸波材料一定是磁损耗材料，也是介电损耗材料，这就为材料的选取提供了基本的依据。
[0004]金属合金超微粉作为吸波材料具有很大的优势，金属软磁材料在微波段的磁谱主要取决于趋肤效应和自然共振，通过调整磁性合金的性质可使其共振频率趋于2GHz以上，从而使其复数磁导率在足够宽的频带内仍保持较大值。高磁导率尤其是复数磁导率虚部，有利于吸波材料的设计和制备，同时薄片系也有利于提高材料的吸波性能。目前，吸波材料大多数采用非晶材料或纳米晶材料作为介质材料进行制备，而很少涉及用非晶纳米晶粉末材料来制备，故构筑非晶纳米晶吸波材料对于研制新型吸波材料是非常有意义的。
[0005]鉴于此，本案专利技术人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种铁基非晶纳米晶吸波材料及其制备方法。该制备方法不仅改善了阻抗匹配、保持或提高了磁损耗能力，而且有效抑制了趋肤效应，从而使该吸波材料在较宽的频段范围都能具备较好的吸波性能，以期为铁基非晶纳米晶吸波材料的规模化生产提供产业示范。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种铁基非晶纳米晶吸波材料，其包括铁基非晶纳米晶合金，所述铁基非晶纳米晶合金为非晶/ 纳米晶复合双相结构，所述铁基非晶纳米晶合金作为吸收剂。
[0008]优选的，所述吸收剂中元素成分以质量百分比计分别为：6
‑
9％Si， 2.0
‑
3.5％B，6
‑
8％Cr，1
‑
3％Cu，4
‑
7％Nb，0.4
‑
0.8％Mo，0.3
‑
0.6％W，0.5
‑
0.75％C， 75
‑
79.8％Fe。
[0009]优选的，所述吸收剂中元素成分以质量百分比计分别为：6.5％Si， 3.15％B，
7.5％Cr，1.5％Cu，5.8％Nb，0.5％Mo，0.3％W，0.7％C，其余为 Fe。
[0010]优选的，所述铁基非晶纳米晶合金的形貌为鱼鳞状。
[0011]优选的，还包括热塑性弹性体高分子材料，所述热塑性弹性体高分子材料和铁基非晶纳米晶合金的质量比为2:8。
[0012]本专利技术还提供了一种铁基非晶纳米晶吸波材料的制备方法，采用中频感应熔炼、超高压水汽联合雾化制备铁基非晶合金粉末；之后，将所制备铁基非晶合金粉末进行机械球磨处理；再进行高温退火完成从铁基非晶合金粉末非晶态到非晶/纳米晶复合双相结构的转变，经复合制得本专利技术铁基非晶纳米晶吸波材料，具体包括如下步骤：
[0013]步骤一，铁基非晶合金粉末制备：选取工业纯铁、纯铜、纯铬、工业硼铁、单晶硅、铌铁和生铁为原料，所述原料经中频感应熔炼、超高压水汽联合雾化、真空干燥、筛分及合批处理后，得到粒径为D50:3
‑
6μm的铁基非晶合金粉末；
[0014]步骤二，铁基非晶片状粉末制备：将步骤一中得到的铁基非晶合金粉末在高能球磨机中湿磨，得到D10:5
‑
8μm或D50:13
‑
18μm或D90:30
‑
35 μm，厚度为0.5
‑
1.0μm的鱼鳞状铁基非晶片状粉末；
[0015]步骤三，铁基非晶纳米晶合金制备：步骤二中得到的铁基非晶片状粉末先在温度为90
‑
130℃条件下烘干2
‑
3小时，然后在惰性气体气氛保护下升温至520
‑
550℃，并保温2小时，最后冷却至室温，得到铁基非晶纳米晶合金，所述铁基非晶纳米晶合金作为吸收剂。
[0016]优选的，还包括步骤四，将铁基非晶纳米晶合金与基体材料按8:2充分混合后，经复合得铁基非晶纳米晶吸波材料。
[0017]优选的，步骤一中，铁基非晶合金粉末成分以质量百分比计分别为： 6
‑
9％Si，2.0
‑
3.5％B，6
‑
8％Cr，1
‑
3％Cu，4
‑
7％Nb，0.4
‑
0.8％Mo，0.3
‑
0.6％W， 0.5
‑
0.75％C，75
‑
79.8％Fe；按铁基非晶合金粉末成分进行配料，选用工业纯铁、纯铜、纯铬、工业硼铁、单晶硅、铌铁和生铁为原料。
[0018]优选的，步骤一中，中频感应熔炼的冶炼功率控制为300
‑
500KW，冶炼时长为60.0
‑
80.0分钟，待钢液温度达到1500
‑
1520℃，降低功率为 100
‑
150KW，采用0.8kg硅钙锰、1kg石灰对钢液进行造渣脱氧处理，过程时长为10.0
‑
15.0分钟，继而扒渣干净，浇钢；
[0019]步骤一中，超高压水汽联合雾化采用氮气作为过程保护气氛，氮气流量为30.0m3/h；雾化过程采用环缝喷盘，钢液中间包底部漏眼尺寸为 3.0
‑
4.0mm，雾化压力为90
‑
120MPa，雾化水流量为140
‑
190L/min；
[0020]采用真空干燥箱干燥铁基非晶合金粉末，干燥温度为130
‑
190℃，真空度≤
‑
0.09MPa；
[0021]采用真空干燥箱干燥铁基非晶合金粉末，干燥温度为120℃，真空度≤
ꢀ‑
0.09MPa；
[0022]采用气流分级控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度D50：3
‑
6μm。
[0023]优选的，步骤二中，高能球磨机的球磨速度为200rpm
‑
400rpm，保护介质为乙醇，湿磨时间为40
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶纳米晶吸波材料，其特征在于，包括铁基非晶纳米晶合金，所述铁基非晶纳米晶合金为非晶/纳米晶复合双相结构，所述铁基非晶纳米晶合金作为吸收剂。2.根据权利要求1所述的一种铁基非晶纳米晶吸波材料，其特征在于，所述吸收剂中元素成分以质量百分比计分别为：6
‑
9％Si，2.0
‑
3.5％B，6
‑
8％Cr，1
‑
3％Cu，4
‑
7％Nb，0.4
‑
0.8％Mo，0.3
‑
0.6％W，0.5
‑
0.75％C，75
‑
79.8％Fe。3.根据权利要求1所述的一种铁基非晶纳米晶吸波材料，其特征在于，所述铁基非晶纳米晶合金的形貌为鱼鳞状。4.根据权利要求1所述的一种铁基非晶纳米晶吸波材料，其特征在于，还包括热塑性弹性体高分子材料，所述热塑性弹性体高分子材料和铁基非晶纳米晶合金的质量比为2:8。5.一种铁基非晶纳米晶吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，铁基非晶合金粉末制备：选取工业纯铁、纯铜、纯铬、工业硼铁、单晶硅、铌铁和生铁为原料，所述原料经中频感应熔炼、超高压水汽联合雾化、真空干燥、筛分及合批处理后，得到粒径为D50:3
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6μm的铁基非晶合金粉末；步骤二，铁基非晶片状粉末制备：将步骤一中得到的铁基非晶合金粉末在高能球磨机中湿磨，得到D10:5
‑
8μm或D50:13
‑
18μm或D90:30
‑
35μm，厚度为0.5
‑
1.0μm的鱼鳞状铁基非晶片状粉末；步骤三，铁基非晶纳米晶合金制备：步骤二中得到的铁基非晶片状粉末先经烘干后，在惰性气体气氛保护下升温至520
‑
550℃，并保温2小时，最后冷却至室温，得到铁基非晶纳米晶合金，所述铁基非晶纳米晶合金作为吸收剂。6.根据权利要求5所述的一种铁基非晶纳米晶吸波材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤四，将铁基非晶纳米晶合金与基体材料按8:2充分混合后，经复合得铁基非晶纳米晶吸波材料。7.根据权利要求5所述的一种铁基非晶纳米晶吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，铁基非晶合金粉末成分以质量百分比计分别为：6
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9％Si，2.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：乐晨，唐明强，赵放，陈义华，刘坤杰，
申请(专利权)人：泉州天智合金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：