片状FeSiAl磁粉的制备及其微波吸收性能研究

作     者：唐佳陵 

作者单位：西华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周廷栋;李维佳

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：FeSiAl合金粉末 低频吸波材料 熔融淬火 磷化 电磁性能 

摘      要：人类的生活环境里无时无刻不充满着辐射,随着大型发电站、变压器以及电子通讯设备的广泛使用,在方便人们生活便利的同时也不可避免的带来了更多的电磁辐射,因此我们有必要采用有着优异吸波性能的电磁波吸收材料来减少这些电磁波对我们身体造成的危害。金属磁性粉体吸波材料中,软磁性的FeSiAl材料由于成分中不含有贵重金属不仅价格低廉,并且具有高的饱和磁化强度和磁导率、电阻率等优点,因此被广泛运用,是良好的吸波载体。本文以FeSiAl材料为基体,采用掺杂B元素和磷化包覆处理两项工作对FeSiAl微粉进行成分改变和表面改性,优化其在L、S波段的吸波性能,并且对它们的物相、微观形貌和电磁性能等方面进行研究讨论。本文的研究内容和结果如下:（1）通过熔炼得到微量B原子和少量B原子掺杂的FeSiAl B合金棒,对合金棒破碎后进行快淬,得到FeSiAl B合金带,再进行球磨得到FeSiAl B合金粉末,过筛200目后得到所需要的粉末颗粒。利用X射线衍射仪（XRD）和固体与分子经验电子理论（EET）筛选出最佳B含量区间的合金粉末,当B掺杂含量在0.06 at%-0.12 at%时,晶格电子数n从1.22731增大到1.22758,有利于合金韧性塑性的提高;当掺杂B含量在2 at%-8 at%时,晶格电子数n从1.22731减小到1.20353,对合金的韧性塑性以及强度有着明显降低。（2）对B掺杂含量在0.06 at%-0.12 at%时的样品进一步进行实验测试,发现与原始FeSiAl粉末相比,随着B含量的增加,合金粉末的晶粒尺寸D由11.4 nm减小到10.1nm,晶粒出现细化。微量的B的添加使得FeSiAl薄带的抗拉强度也明显提高,当B含量从0增加到0.12 at%时,合金锭的晶粒尺寸从250μm减小到85μm,薄带抗拉强度从4.65 MPa增加到31.25 MPa。B掺杂为0.06 at%时,优化了原FeSiAl吸波材料在L、S波段的吸波性能。具体而言,当含B量为0.06 at%的片状FeSiAl B颗粒作为填料时,在整个1-4 GHz频段的最低吸收峰为-10.7 d B,这对于解决该频段的电磁干扰问题具有重要技术意义。（3）经过磷化处理后的片状FeSiAl微粉明显提高了其在酸性盐溶液中的稳定性,XRD图谱中发现随着磷酸浓度的增加,α-Fe（Si、Al）相衍射峰的位置无明显差异,衍射峰的强度逐渐降低。并且介电常数实部明显降低,从原始的64-115范围降低到磷化处理后的10-30范围。在模拟厚度为2 mm,磷酸浓度为4 wt%的条件下,磷化处理的FeSiAl微粉的吸波性能到达最好效果,相比于原始粉末吸波性能有所提高,最小反射损耗值在1.3 GHz（L波段）达到了-9.62 d B。