一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料，其特征在于，所述高熵合金/炭黑的分子式为(FeNiCrAl

【技术实现步骤摘要】
一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高熵合金复合材料
，具体涉及一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子工业的迅猛发展，愈来愈多的电磁波充斥着人们的生活空间，造成大量的电磁波污染，电磁污染也成为继大气污染、水污染、噪声污染之后的第四大污染。电磁波污染不仅不利于电子设备的正常运行，更会损害人类的身心健康。电磁吸波材料能够吸收周围环境中的电磁波污染，使人们免收电磁波的伤害，因此高效吸波材料也成为社会关注的热点，无论在军事还是民用领域，吸波材料均具有十分重要的价值。
[0003]电磁吸收剂在吸波材料中起了决定性的作用，电磁吸收剂主要有三种类型：磁吸收剂、电导吸收剂和介电吸收剂。但是磁吸收剂在高温下磁性消失，电导吸收剂和介电吸收剂损耗小、吸收能力差，因此有必要研制一种新型的吸波材料。
[0004]高熵合金是近年来发展起来并迅速崛起的研究方向，其在力学、物理学、化学等性能方面均表现出超过传统合金的优势。随着高熵合金研究的深入，高熵合金不再拘泥于五元等原子比，四元高熵合金尤其是非等原子比高熵合金的发展，使吸波材料在成分的选择上有了更大的空间。高熵合金与碳物质的复合，即磁损耗与电损耗相结合的成分设计，使吸波材料的性能有了更大提升。
[0005]因此需要一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料及其制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料。该材料通过Fe，Ni，Cr和Al组成四元高熵合金并和炭黑复合组成，兼具磁损耗与电损耗，有效地提高了材料的吸波性能，具有宽频高效电磁吸波性能，广泛应用于各种民用、军事电磁波吸波领域。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料，其特征在于，所述高熵合金/炭黑的分子式为(FeNiCrAl
a
)
x
C
y
，其中，a为Al与Fe、Ni和Cr的摩尔比，x和y分别为高熵合金/炭黑中FeNiCrAl
a
和C的质量分数。
[0008]本专利技术中通过Fe，Ni，Cr和Al组成四元高熵合金，具有较为理想的软磁性能，满足构成磁介质损耗型吸波材料的条件，本专利技术中采用炭黑作为电损耗机制的材料，通过FeNiCrAl
a
四元高熵合金和炭黑结合，能提供多种损耗机制，提高材料的吸波性能，提供一种具有优异性能的高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料。
[0009]上述的一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料，其特征在于，所述a满足：0.1≤a≤0.5；所述x满足：90≤x≤99，所述y满足：1≤y≤10，且x+y＝100。本专利技术通过控制a的数值范围，限制了四元高熵合金中的Al的含量，使四元高熵合金中的Al和Ni充分的形成Ni2Al相，该相在基体上析出，无序的排列提高了合金的电阻率，有效降低了合金的磁滞损耗，为其在
高温环境中服役提供了保证，通过控制x和y的数值范围，使高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料中磁损耗占主导，保证了高熵合金这一新型吸波材料发挥其在高温等严苛环境下的吸波优势。
[0010]另外，本专利技术还提供了一种制备高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0011]步骤一、将金属铁、金属镍、金属铬、金属铝和炭黑进行预混，得到原料；
[0012]步骤二、将步骤一中得到的原料、乙醇和不锈钢磨球加入到球磨罐中进行搅拌，然后将球磨罐在充满氩气的手套箱中密封，得到密封球磨罐；
[0013]步骤三、将步骤二中得到的密封球磨罐安装在高能球磨机上进行高能球磨，然后将高能球磨后的密封球磨罐在充满氩气的手套箱中打开，在密封球磨罐中得到前体粉末；
[0014]步骤四、将步骤三中得到的前体粉末依次进行真空干燥和筛分，得到高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料粉末。
[0015]本专利技术通过将金属铁、金属镍、金属铬、金属铝和炭黑混合后进行高能球磨，金属铁、金属镍、金属铬、金属铝在球磨过程通过磨球的碰撞进行合金化，进行化学过反应，形成FeNiCrAl
a
四元高熵合金，炭黑和FeNiCrAl
a
四元高熵合金在高能球磨中以物理方式进行复合，得到高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料，制备过程中能耗小，成本低，操作简单，使高熵合金/复合吸波材料的制备成为可能，本专利技术通过合金化和材料复合，提高磁性金属材料的电磁吸波性能，利用机械合金化法制备高熵合金粉末，在高熵合金粉末引入大量晶体缺陷，这些缺陷可以作为极化中心，增强极化作用，从而提高材料的电磁吸波性能，而且通过炭黑的复合，在合金拥有磁损耗的同时具有电损耗，从而提高其吸波性能，本专利技术所制备的高熵合金/复合吸波材料吸波性能优异，具有广泛的应用前景，本专利技术进一步拓展了高熵合金的应用领域，为高熵合金的发展提供了新的思路；本专利技术通过在球磨过程中加入乙醇，起到了控制剂的作用，避免合金在高能球磨的过程中氧化，而且能防止高能球磨过程中出现冷焊成块，使球磨的粉料分散。
[0016]上述的方法，其特征在于，步骤一中所述金属铁、金属镍、金属铬、金属铝和炭黑的质量纯度均大于99.5％；所述炭黑的粒径小于1μm。本专利技术通过控制金属铁、金属镍、金属铬、金属铝和炭黑的质量纯度，从而控制了高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的纯度，保证了高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的性能，本专利技术通过控制炭黑的粒径，使小粒径的炭黑颗粒弥散的分布在高熵合金基体上。
[0017]上述的方法，其特征在于，步骤一中所述预混为在研钵中进行30min～60min的顺时针和逆时针交替研磨。本专利技术通过顺时针和逆时针交替研磨，使磨球与粉料接触更加充分，保证了合金化和材料复合化更加均匀，从而保证了高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的成分均匀性。
[0018]上述的方法，其特征在于，步骤三中所述高能球磨过程中球料比为10～20：1。本专利技术采用较高的球料比，使球磨过程中提供较大能量，保证了合金化的顺利进行，实现了高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的制备。
[0019]上述的方法，其特征在于，步骤三中所述高能球磨的转速为300r/min～450r/min，球磨时间为60h～90h，所述高能球磨中每球磨30min～60min，停1min～5min。本专利技术通过控制转速保证了合金化和复合的顺利进行，防止了转速过小使金化过程不能顺利完成和转速
过大会造成磨球撞击力过大造成球磨罐受损产生严重的铁屑污染，影响高熵合金吸波材料的成分含量的不足，本专利技术通过控制球磨的时间保证了合金化和复合的充分完成，本专利技术通过每球磨一段时间进行停留防止过热，保证了高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的性能。
[0020]上述的方法，其特征在于，步骤四中所述真空干燥的条件为：在真空度为0.8Pa～1Pa的条件下，加热至60℃～80℃后保温12h。本专利技术通过真空干燥，使原料中的乙醇充本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料，其特征在于，所述高熵合金/炭黑的分子式为(FeNiCrAl
a
)
x
C
y
，其中，a为Al与Fe、Ni和Cr的摩尔比，x和y分别为高熵合金/炭黑中FeNiCrAl
a
和C的质量分数。2.根据权利要求1所述的一种高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料，其特征在于，所述a满足：0.1≤a≤0.5；所述x满足：90≤x≤99，所述y满足：1≤y≤10，且x+y＝100。3.一种制备如权利要求1或权利要求2中任一权利要求所述高熵合金/炭黑复合电磁吸波材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将金属铁、金属镍、金属铬、金属铝和炭黑进行预混，得到原料；步骤二、将步骤一中得到的原料、乙醇和不锈钢磨球加入到球磨罐中进行搅拌，然后将球磨罐在充满氩气的手套箱中密封，得到密封球磨罐；步骤三、将步骤二中得到的密封球磨罐安装在高能球磨机上进行高能球磨，然后将高能球磨后的密封球磨罐在充满氩气的手套箱中打开，在密封球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蔚冉，张于胜，潘晓龙，徐俊杰，孙国栋，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：