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[交流]
兩步球磨法合成FeAl混合粉體及其吸波性能研究
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今天分享片狀吸波粉體/羰基鐵粉的文章，如需英文原文的可私信我郵箱并標注220614，我看到后會發(fā)給大家 全文概覽 本文采用兩步球磨法制備了片狀鐵鋁混合粉體。球磨時間對磁性能影響較大，隨著球磨時間的增加，飽和磁化強度Ms值先減小后增大。另一方面，球磨30min 制備的混合粉體雷達-紅外兼容性能最佳，反射損耗最小約為-13.1 dB，紅外發(fā)射率最低僅為0.1左右。 一、實驗 羰基鐵粉預處理 采用濕法高能球磨預處理羰基鐵粉：將100g鋼球和10g羰基鐵粉混合在球磨罐中，添加40毫升丙酮作為溶劑。采用500 rpm轉(zhuǎn)速，球磨11.5 h后，將所得樣品在空氣中干燥。 制備片狀FeAl粉體 采用干法球磨制備了鐵鋁復合粉體：球粉比仍然為10:1，轉(zhuǎn)速為500 rpm。將預處理的3- 5μm片狀羰基鐵和片狀Al粉以摩爾比例3:7混合球磨�；旌锨蚰r間設置為10min、20min、30min、40min，分別表示為T1、T2、T3、T4。 二、結(jié)果和討論 圖1 球磨11.5 h下羰基鐵粉和球磨30 min下FeAl的XRD圖譜 如圖1所示，混合球磨處理30min后，鐵的衍射峰基本沒有變化，未檢測到Fe、Al的氧化物和FeAl的金屬間化合物的峰，說明球磨時間過短，只會使羰基鐵和Al粉混合均勻，不能形成固溶相。 圖2 (a)羰基鐵粉原料、(b)球磨11.5 h羰基鐵粉、(c)原鋁粉和(d)球磨30 min FeAl混合粉體的SEM圖像 由圖可知，羰基鐵粉的原料為球形的結(jié)構(gòu)，表面光滑，主要粒徑分布在1.2 - 3μm。在濕法球磨11.5h后，羰基鐵粉的球狀變成片狀結(jié)構(gòu)，尺寸為2 - 3μm。片狀鋁粉原料尺寸較大，厚度較薄(圖2c)。干法球磨30min下制備的FeAl混合物中羰基鐵和鋁粉的尺寸和厚度均略有減小。 圖3 不同球磨時間FeAl混合粉體的滯回線 隨著混合球磨時間的增加，Ms值從59 emu/g降低到44 emu/g，在混合球磨超過30min后略微增加至53emu / g。 圖4 不同球磨時間下FeAl混合粉體的電磁參數(shù) 結(jié)果可知，T1具有最大的ε'，T2在低頻時具有最低值。T3值為21左右，波動較小，T4在低頻時出現(xiàn)峰值，然后維持在20。就ε"而言，T4表現(xiàn)出強烈的共振，位于2-8 GHz，之后該值幾乎恒定為7。其他樣本的ε"值，T1為10到20，T2為1到2 ，T3為0-3。 對于μ'，所有樣品值隨著頻率的增加而減小，初始值在2-1.5之間。同時，對于μ"，所有樣品在高頻區(qū)域表現(xiàn)出相對穩(wěn)定的值。 T1有μ"的最低值，而T4具有最大值。 圖5. FeAl混合粉在不同攪拌球磨時間下的反射損耗對比圖，涂層厚度為2 mm 。可以看出，不同混合球磨時間的樣品在微波吸收性能方面存在明顯差異。反射損失的最小值隨著研磨時間的增加而增加，然后在達到最小值后減小。 球磨30min所制備的樣品，在6.5GHz下最佳微波吸收特性為-13.6dB，有效頻率范圍為5.6GHz至7.3GHz。其他式樣的最小反射損耗分別為-7.7 dB，-13 dB，-6.3 dB。此外，球磨時間也對吸收性能有顯著影響。一方面，隨著球磨時間的增加，球磨厚度的減小有利于深度透入。另一方面，球磨時間過長也會使尺寸減小，從而使微波吸收性能變?nèi)酢?br /> 圖6. 不同球磨時間下FeAl粉的紅外性能(a)紅外吸收特性(b)紅外發(fā)射能力 結(jié)果表明，羰基鐵粉中鋁的加入使輻射速率急劇下降。片狀羰基鐵粉的紅外發(fā)射率約為0.75，而FeAl混合粉體(T1-T4)的紅外發(fā)射率降低到0.25或更低。同時，樣品（T1-T4）的紅外發(fā)射率隨著混合時間的增加而降低。此外，T3的紅外發(fā)射率達到最低值0.1。 鋁的引入可以調(diào)節(jié)紅外發(fā)射率。然而，過長的研磨時間會損害鋁粉的形態(tài)并導致紅外發(fā)射率的增加。因此，研磨時間保持在30分鐘，獲得優(yōu)異的微波吸收性能和低紅外發(fā)射率。 三、結(jié)論 1、球磨時間對粉體吸波性能和紅外反射性能影響較大，一方面，球磨時間增加，粉體尺寸減小，阻礙了吸波性能，另一方面，厚度也會影響吸波和紅外反射性能。 2、球磨30min得到的樣品具有最佳的相容性。此時最小反射損耗為-13dB，紅外反射率僅有0.15。 上述研究成果來自于： Hualiang Lv, Guangbin Ji,et al.Microwave absorbing properties and enhanced infrared reflectance of FeAl mixture synthesized by two-step ball-milling method [J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 374 (2015) 225–229. 等離子球磨技術由華南理工大學朱敏教授團隊研制，是將冷場放電等離子體引入到機械振動球磨中，利用近常壓下氣體在球磨罐中形成高能量的非平衡等離子體和機械球磨的協(xié)同作用，促進粉末的組織細化、合金化、活性激活、化合反應及加速原位氣-固相反應等，能極大的提高球磨效率，顯著降低球磨污染，并形成獨特的結(jié)構(gòu)而顯著提高材料的性能。 為科研人員發(fā)表高水平論文助力，為企業(yè)材料創(chuàng)新服務。 一代裝備，一代材料，我們一直奔跑在原創(chuàng)技術的路上！ |
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小圓1076樓
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