FeSiAl片状微粉的制备、结构及性能研究

题名:FeSiAl片状微粉的制备、结构及性能研究
作者:周廷栋
学位授予单位:电子科技大学
关键词:扁平状微粉;;电磁特性;;经验电子理论;;球磨
摘要:
 在微波低频段，金属微粉的吸波能力优于铁氧体。棒状、片状、纤维状等形状各向异性的
磁性微粉优于球形状微粉。具有大长径比的扁平状微粉，且厚度小于GHz时的趋肤深度，有利于微
波吸收。将此微粉和聚合物混炼，制作成类Magnetic lifter似于交替叠层柱状结构的抗EMI材料，有极大的研究和
使用价值。FeSiAl合金微粉便是使用这种工艺的金属合金微粉。本论文通过配制合金，熔炼试棒，
快淬薄带，球磨微粉的工艺，得到扁平状微粉。主要研究了微粉的形貌；合金中的Si、Al含量对微
粉的结构、电磁参数、吸波性能的影响；同时采用固体与分子经验电子理论对合金的电子结构进行
计算，并分析了合金粉的吸波性能。
 在形貌特征和晶体结构方面，分析了球磨时间对微粉
形貌的影响，以及纳米晶结构的形成。球磨70h前，内应力随球磨时间的延长而增大，但90h后降低
，退火后更低。快淬薄带中有D0_3超点阵有序相。球磨后D0_3超点阵相消失但出现新的少量的Al原
子。有序度随Si含量增大和退火处http://www.999magnet.com/products/131-magnetic-lifter理温度的升高而增大。微粉在300℃以上无明显的吸放热峰出现
。D0_3超点阵结构可通过合金快淬得到，球磨和退火后都消失。
 首次运用固体与分子经验
电子理论，详细计算了FeSiAl系列合金中的理论键距(?)(n)、(111)和(100)方向上的键共价电子对
数n_α(α=A、B)、两种键距偏差ΔD／(?)(n_A)％和玻尔磁子数。计算结果表明：微粉球磨引起晶
格常数的变化，从而导致(111)方向上的键共价电子对数改变，最终导致微粉的磁特性的改变。Si
含量增大，(111)和(100)的键共价电子对数都增大，Fe的杂化台阶也增大，合金的玻尔磁子数减小
。微观固态反应导致Fe原子的原子状态改变。计算结果能对合金粉的电磁特性进行解释。

在电磁参数方面，发现微粉球磨70h以前，饱和磁化强度随球磨时间的延长而增大，70h达到最大，
但球磨时间延长到90h反而减小。在微波低端，Si含量对电磁参数的影响与Al的含量有关。复数磁
导率在70h球磨后有较大的值。热处理后的介电常数减小很大。球磨时间越长，介电常数越大。

在吸波方面，计算了微粉的反射率和衰减系数，并进行了优化，探讨了合金的吸波机理。球磨时间
延长后，反射率向频率低端移动，但峰值减小。Si含量增大，峰值向高端移动。Al含量增大，向低
端移动。微粉300℃退火处理后吸收频带变宽但峰值降低。材料厚度增加，峰值移向低端但吸收频
带变窄。退火处理后的复数介电常数的模值减小，但其损耗角正切反而增加，介电损耗增加，磁损
耗减小。合金粉为磁性损耗。随Si含量的增加，微粉的损耗趋于电损耗为主。
 本论文得到的主
要结论如下：成分为Fe_(74)Si_(15)Al_(11)合金在70h球磨，在3．5GHz时磁导率虚部可4．2。反
射率优化后在厚度为2．6mm时有小于-10dB的吸收峰值。Al含量增大到14at％，可使吸收频段移至4
～8GHz，并且吸收峰小于-10dB的带宽可达2GHz左右。以磁损耗为主，衰减系数在4GHz时可达到10
．25ω／C。300℃退火处理可使吸收频带展宽。球磨引起晶格常数的变化，从而导致(111)方向上
的键共价电子对数改变，最终导致微粉的磁特性的改变。
学位年度:2009