1.本發(fā)明屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鐵基非晶納米晶吸波材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.近年來，隨著電子信息化技術(shù)的快速發(fā)展，各種電器、電子設(shè)備的普及，大大增加了電磁波的污染。在軍事領(lǐng)域，吸波材料在日益重要的隱身和電磁兼容(emc)技術(shù)中的作用和地位十分突出，已成為現(xiàn)代軍事中電子對抗的法寶和秘密武器，在飛機(jī)、坦克、艦艇、倉庫等各種武器裝備和軍事設(shè)施上面涂復(fù)吸波材料，就可以吸收偵察電波、衰減反射信號，減少武器系統(tǒng)遭受紅外制導(dǎo)和激光武器襲擊。同時(shí)也是突破敵方雷達(dá)的防區(qū)，這是反雷達(dá)偵察的一種有力手段。

3.吸波材料是指通過材料的介質(zhì)損耗使入射到材料表面的電磁波能量轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。吸波材料一般由基體材料和介質(zhì)材料通過一定的工藝復(fù)合而成。優(yōu)異的吸波材料必須具備兩個(gè)基本特性，一個(gè)是波阻抗匹配特性，另外一個(gè)是吸收特性。在研制吸波材料時(shí)，應(yīng)該盡量使材料的電磁參數(shù)滿足匹配條件，同時(shí)使材料的電磁參數(shù)的虛部盡量大。所以良好的吸波材料一定是磁損耗材料，也是介電損耗材料，這就為材料的選取提供了基本的依據(jù)。

4.金屬合金超微粉作為吸波材料具有很大的優(yōu)勢，金屬軟磁材料在微波段的磁譜主要取決于趨膚效應(yīng)和自然共振，通過調(diào)整磁性合金的性質(zhì)可使其共振頻率趨于2ghz以上，從而使其復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率在足夠?qū)挼念l帶內(nèi)仍保持較大值。高磁導(dǎo)率尤其是復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率虛部，有利于吸波材料的設(shè)計(jì)和制備，同時(shí)薄片系也有利于提高材料的吸波性能。目前，吸波材料大多數(shù)采用非晶材料或納米晶材料作為介質(zhì)材料進(jìn)行制備，而很少涉及用非晶納米晶粉末材料來制備，故構(gòu)筑非晶納米晶吸波材料對于研制新型吸波材料是非常有意義的。

5.鑒于此，本案發(fā)明人對上述問題進(jìn)行深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基非晶納米晶吸波材料及其制備方法。該制備方法不僅改善了阻抗匹配、保持或提高了磁損耗能力，而且有效抑制了趨膚效應(yīng)，從而使該吸波材料在較寬的頻段范圍都能具備較好的吸波性能，以期為鐵基非晶納米晶吸波材料的規(guī)模化生產(chǎn)提供產(chǎn)業(yè)示范。

7.為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種鐵基非晶納米晶吸波材料，其包括鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金為非晶/ 納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑。

8.優(yōu)選的，所述吸收劑中元素成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：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。

9.優(yōu)選的，所述吸收劑中元素成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si， 3.15％b，

7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。

10.優(yōu)選的，所述鐵基非晶納米晶合金的形貌為魚鱗狀。

11.優(yōu)選的，還包括熱塑性彈性體高分子材料，所述熱塑性彈性體高分子材料和鐵基非晶納米晶合金的質(zhì)量比為2:8。

12.本發(fā)明還提供了一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，采用中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化制備鐵基非晶合金粉末；之后，將所制備鐵基非晶合金粉末進(jìn)行機(jī)械球磨處理；再進(jìn)行高溫退火完成從鐵基非晶合金粉末非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，經(jīng)復(fù)合制得本發(fā)明鐵基非晶納米晶吸波材料，具體包括如下步驟：

13.步驟一，鐵基非晶合金粉末制備：選取工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，所述原料經(jīng)中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化、真空干燥、篩分及合批處理后，得到粒徑為d50:3-6μm的鐵基非晶合金粉末；

14.步驟二，鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或d90:30-35 μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

15.步驟三，鐵基非晶納米晶合金制備：步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為90-130℃條件下烘干2-3小時(shí)，然后在惰性氣體氣氛保護(hù)下升溫至520-550℃，并保溫2小時(shí)，最后冷卻至室溫，得到鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑。

16.優(yōu)選的，還包括步驟四，將鐵基非晶納米晶合金與基體材料按8:2充分混合后，經(jīng)復(fù)合得鐵基非晶納米晶吸波材料。

17.優(yōu)選的，步驟一中，鐵基非晶合金粉末成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為： 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；按鐵基非晶合金粉末成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料。

18.優(yōu)選的，步驟一中，中頻感應(yīng)熔煉的冶煉功率控制為300-500kw，冶煉時(shí)長為60.0-80.0分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500-1520℃，降低功率為 100-150kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10.0-15.0分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼；

19.步驟一中，超高壓水汽聯(lián)合霧化采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為 3.0-4.0mm，霧化壓力為90-120mpa，霧化水流量為140-190l/min；

20.采用真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為130-190℃，真空度≤-0.09mpa；

21.采用真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤

??

0.09mpa；

22.采用氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

23.優(yōu)選的，步驟二中，高能球磨機(jī)的球磨速度為200rpm-400rpm，保護(hù)介質(zhì)為乙醇，濕磨時(shí)間為40-60h。

24.優(yōu)選的，在步驟三中，采用真空管式爐進(jìn)行非晶粉末晶化退火處理：使非晶粉末達(dá)到預(yù)定溫度520-550℃(這一溫度高于初始晶化溫度t

x1

而低于第二晶化溫度t

x2

，并略高于t

x1

，其中t

x1

＝515℃，t

x2

＝675℃)，在所述預(yù)定溫度保溫1-3小時(shí)，粉末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到鐵基非晶納米晶合金。

25.優(yōu)選的，步驟四中，基體材料為熱塑性彈性體高分子材料。

26.優(yōu)選的，將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為7.0

×

3.0

×

1.0-2.0mm的同軸試樣。經(jīng)檢測得，試樣有效吸收帶寬δf

rl

《-10db最大可達(dá)6.9ghz，且均不低于2.7ghz，對應(yīng)d＝1.0mm時(shí)，rl

min

在8.05ghz處可達(dá)到-15.14db，可覆蓋整個(gè)x波段(8-12ghz)高頻吸波性能優(yōu)異。

27.優(yōu)選的，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

28.采用本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果在于：

29.1、本發(fā)明采用中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化，配合后期機(jī)械球磨、晶化退火處理等工藝制備吸波材料，具有工藝簡單、可操作性強(qiáng)以及重現(xiàn)性好的特點(diǎn)，所制備鐵基非晶納米晶吸波材料具有“吸收性能強(qiáng)，適用頻帶寬，厚度薄”的特點(diǎn)，在高頻電磁波吸收劑的應(yīng)用中具有較大的發(fā)展?jié)摿?，具備較好的應(yīng)用前景。

30.2、本發(fā)明制備的鐵基非晶合金粉末一次顆粒粉末粒度d50僅為3-6μ m，作為電磁波吸波材料，較小的顆粒尺寸具有更高的磁導(dǎo)率及小的介電常數(shù)，適用于更高的頻率范圍；粉末顆粒粒徑越小、比表面積增大，在復(fù)合材料基體中接觸電阻增大，介電常數(shù)降低；同時(shí)，顆粒越小，越密集，吸波材料充實(shí)程度越高，其磁導(dǎo)率同比提高。

附圖說明

31.為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

32.圖1為本發(fā)明所得水汽聯(lián)合霧化所制備金屬粉末sem圖；

33.圖2為本發(fā)明所得機(jī)械球磨鐵基非晶粉末sem圖；

34.圖3為本發(fā)明所得晶化退火鐵基非晶納米晶合金xrd圖；

35.圖4為所得鐵基非晶納米晶與熱塑性彈性體高分子材料以質(zhì)量百分比為80％混合在不同頻率的吸波性能模擬圖。

具體實(shí)施方式

36.為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。基于本發(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

37.本實(shí)施方式提供一種鐵基非晶納米晶吸波材料，其包括鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金為非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑。

38.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述吸收劑中元素成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：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。

39.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述吸收劑中元素成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si，3.15％b，7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w， 0.7％c，其余為fe。

40.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述鐵基非晶納米晶合金的形貌為魚鱗狀。

41.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括熱塑性彈性體高分子材料，所述熱塑性彈性體高分子材料和鐵基非晶納米晶合金的質(zhì)量比為2:8。

42.本實(shí)施方式還提供了一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，采用中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化制備鐵基非晶合金粉末，即 fesibcrcunbmowc粉末；之后，將所制備鐵基非晶合金粉末進(jìn)行機(jī)械球磨處理；再進(jìn)行高溫退火完成從鐵基非晶合金粉末非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，經(jīng)復(fù)合制得本發(fā)明鐵基非晶納米晶吸波材料，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料具有“吸收性能強(qiáng)，適用頻帶寬，厚度薄”的特點(diǎn)，其具體包括如下步驟：

43.步驟一，鐵基非晶合金粉末制備：選取工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，所述原料經(jīng)中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化、真空干燥、篩分及合批處理后，得到粒徑為d50:3-6μm的鐵基非晶合金粉末；

44.步驟二，鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或d90:30-35 μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

45.步驟三，鐵基非晶納米晶合金制備：步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為90-130℃條件下烘干2-3小時(shí)，然后在惰性氣體氣氛保護(hù)下升溫至520-550℃，并保溫2小時(shí)，最后冷卻至室溫，得到鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑；

46.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括步驟四，將鐵基非晶納米晶合金與基體材料按8:2充分混合后，經(jīng)復(fù)合得鐵基非晶納米晶吸波材料。

47.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟一中，鐵基非晶合金粉末成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：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；按鐵基非晶合金粉末成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料。

48.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟一中，中頻感應(yīng)熔煉的冶煉功率控制為300-500kw，冶煉時(shí)長為60.0-80.0分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500-1520℃，降低功率為100-150kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10.0-15.0分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼；

49.步驟一中，超高壓水汽聯(lián)合霧化采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為 3.0-4.0mm，霧化壓力為90-120mpa，霧化水流量為140-190l/min；

50.采用真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為130-190℃，真空度≤-0.09mpa；

51.采用真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤

??

0.09mpa；

52.采用氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

53.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟二中，高能球磨機(jī)的球磨速度為200 rpm-400rpm，保護(hù)介質(zhì)為乙醇，濕磨時(shí)間為40-60h。

54.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟三中，采用真空管式爐進(jìn)行非晶粉末晶化退火處理：使非晶粉末達(dá)到預(yù)定溫度520-550℃(這一溫度高于初始晶化溫度t

x1

而低于第二晶化溫度t

x2

，并略高于t

x1

，其中t

x1

＝515℃， t

x2

＝675℃)，在所述預(yù)定溫度保溫1-3小時(shí)，粉末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到鐵基非晶納米晶合金。

55.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟四中，基體材料為熱塑性彈性體高分子材料。

56.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為7.0

×

3.0

×?

1.0-2.0mm的同軸試樣。經(jīng)檢測得，試樣有效吸收帶寬δf

rl

《-10db最大可達(dá)6.9ghz，且均不低于2.7ghz，對應(yīng)d＝1.0mm時(shí)，rl

min

在8.05ghz處可達(dá)到-15.14db，可覆蓋整個(gè)x波段(8-12ghz)高頻吸波性能優(yōu)異。所述電磁波透明性是指對電磁波無吸收、透明的。

57.作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

58.本實(shí)施方式制備的鐵基非晶納米晶合金中細(xì)小納米晶晶粒分布于非晶基體上使得鐵基非晶納米晶合金表現(xiàn)出更好的綜合性能，一方面具有非晶態(tài)粉末表面附近原子密度小的特性，使得材料表現(xiàn)出優(yōu)異的聲、光、電、磁和熱力學(xué)等性質(zhì)；另一方面，由于納米晶粒間超交換耦合作用，使軟磁材料具有很高的初始磁導(dǎo)率，并與晶粒尺寸的6次方成反比，高的磁導(dǎo)率促使吸波體界面處的輸入波阻抗與自由空間的本征波阻抗盡量的相近，確保電磁波最大水平進(jìn)入吸波體里面，降低外界面的反射率，有利于阻抗匹配。另外，納米顆粒尺寸小界面組元所占比例大，不飽和鍵和懸掛鍵多，大量懸掛鍵的存在使界面極化，吸收頻帶展寬。其次因晶粒超細(xì)化和晶格缺陷使其電阻率大大提高，有利于材料微波磁導(dǎo)率提高和介電常數(shù)降低，有利于提高材料的鐵磁共振和微波吸收性能。綜上所述，本實(shí)施方式所制備的鐵基非晶納米晶吸波材料具有吸收性能強(qiáng)、優(yōu)異的寬頻和高頻吸波性能。

59.為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

60.實(shí)施例一：

61.本實(shí)施例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

62.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

63.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si， 3.15％b，7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為 350kw，冶煉時(shí)長為70分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

64.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 110mpa，霧化水流量為160l/

min；

65.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

66.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

67.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨60小時(shí)，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或d90:30-35μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

68.步驟三：鐵基非晶納米晶吸波粉制備：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至530℃，并保溫2小時(shí)，末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到α-fe(si)納米晶晶粒尺寸約15nm鐵基非晶納米晶合金；

69.步驟四：將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為的同軸試樣，即制得鐵基非晶納米晶吸波材料，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

70.由圖1可知，本發(fā)明所采用的水汽聯(lián)合霧化制備鐵基非晶合金粉末粒度細(xì)、粉末球形度好、振實(shí)密度高、粉體分散性好。由圖2可知，機(jī)械球磨后鐵基非晶粉末隨著厚度的減小和平面尺寸的增加而變形為片狀，大多數(shù)顆粒被擠壓成直徑d50:13-18μm、厚度為1μm的薄片，與圖1原始粉末相比，球磨后鐵基非晶粉末縱橫比顯著增加，這對于抑制高頻電磁場中的渦流損耗并改善磁化具有顯著效果，大幅改善滲透率和微波吸收能力。從圖3可以看出，未經(jīng)熱處理前，霧化fesibcrcunbmowc粉末存在非晶態(tài)合金標(biāo)志性的漫散射峰，峰強(qiáng)度較低，合金呈較完全的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，且無晶體相析出。非晶粉末經(jīng)530℃、2h熱處理后，xrd衍射譜中在2θ在 45.40

°

、83.10

°

位置出現(xiàn)尖銳的α-fe(si)衍射峰，在其他位置未見可分辨的衍射峰，表明該粒度的粉末已發(fā)生了微弱晶化，通過謝樂公式算出α

??

fe(si)納米晶晶粒尺寸約為15nm，即鐵基非晶納米晶合金的顯微組織是由非晶相基體與其上分布的α-fe(si)納米晶相兩相構(gòu)成。通過適當(dāng)溫度熱處理可減少內(nèi)應(yīng)力帶來的影響，有效提高μ且適當(dāng)降低ε的值，利于阻抗匹配，保持非晶/納米晶復(fù)合結(jié)構(gòu)，利用其雙相耦合作用可以提高電磁波吸收性能。由圖3的吸波性能模擬圖可以看出，本發(fā)明所制備鐵基非晶納米晶吸波材料具有優(yōu)異的寬頻吸波性能，在厚度d＝1.0mm時(shí)，rlmin在8.05ghz處可達(dá)到-15.14db，可覆蓋整個(gè)x波段(8-12ghz)，高頻吸波性能優(yōu)異。

71.實(shí)施例二：

72.本實(shí)施例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

73.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

74.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.0％si， 3.15％b，6.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.7％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為350kw，冶煉時(shí)長為90分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為15分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

75.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 120mpa，霧化水流量為180l/min；

76.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

77.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

78.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨80小時(shí)，得到厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

79.步驟三：鐵基非晶納米晶吸波粉制備：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至530℃，并保溫2小時(shí)，末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到鐵基非晶納米晶合金；

80.步驟四：將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為的同軸試樣，即制得鐵基非晶納米晶吸波材料，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

81.實(shí)施例三：

82.本實(shí)施例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

83.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

84.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.0％si， 3.15％b，6.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.7％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為 350kw，冶煉時(shí)長為90分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為15分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

85.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 120mpa，霧化水流量為180l/min；

86.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

87.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

88.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨120小時(shí)，得到厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

89.步驟三：鐵基非晶納米晶吸波粉制備：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至530℃，并保溫3小時(shí)，末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到鐵基非晶納米晶合金；

90.步驟四：將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料

按8:2充分混合后，壓制成外徑為的同軸試樣，即制得鐵基非晶納米晶吸波材料，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

91.實(shí)施例四：

92.本實(shí)施例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

93.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

94.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si， 3.15％b，7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為 350kw，冶煉時(shí)長為70分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

95.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 110mpa，霧化水流量為160l/min；

96.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

97.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

98.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨60小時(shí)，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或 d90:30-35μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

99.步驟三：鐵基非晶納米晶吸波粉制備：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至520℃，并保溫2小時(shí)，末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到α-fe(si)納米晶晶粒尺寸約9nm鐵基非晶納米晶合金；

100.步驟四：將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為的同軸試樣，即制得鐵基非晶納米晶吸波材料，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

101.實(shí)施例五：

102.本實(shí)施例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

103.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

104.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si， 3.15％b，7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w，0.7％c，其余為fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為 350kw，冶煉時(shí)長為70分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

105.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 110mpa，霧化水流量為160l/

min；

106.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

107.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

108.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨60小時(shí)，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或 d90:30-35μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

109.步驟三：鐵基非晶納米晶吸波粉制備：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至550℃，并保溫2小時(shí)，末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到α-fe(si)納米晶晶粒尺寸約17nm鐵基非晶納米晶合金；

110.步驟四：將鐵基非晶納米晶合金與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為的同軸試樣，即制得鐵基非晶納米晶吸波材料，所制得的鐵基非晶納米晶吸波材料可進(jìn)行電磁參數(shù)測量。

111.對比例一：

112.本對比例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

113.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

114.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si， 3.15％b，7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為 350kw，冶煉時(shí)長為70分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

115.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 110mpa，霧化水流量為160l/min；

116.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

117.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

118.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨60小時(shí)，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或 d90:30-35μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

119.步驟三：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至430℃，并保溫2小時(shí)，然后爐冷或者空冷，發(fā)現(xiàn)鐵基非晶片狀粉末未完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。即說明當(dāng)魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末熱處理的溫度過低時(shí)，魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末不能夠發(fā)生微弱晶化。

120.對比例二：

121.本對比例中鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，具體步驟如下：

122.步驟一：鐵基非晶合金粉末制備：

123.1)中頻感應(yīng)熔煉：吸收劑中成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：6.5％si， 3.15％b，7.5％cr，1.5％cu，5.8％nb，0.5％mo，0.3％w，0.7％c，其余為 fe。按吸收劑成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，將合金原料加入剛玉坩堝，控制冶煉功率為 350kw，冶煉時(shí)長為70分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500℃，降低功率為120kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼。

124.2)水汽聯(lián)合霧化：采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為4.0mm，霧化壓力為 110mpa，霧化水流量為160l/min；

125.3)真空干燥：真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；

126.4)篩分及合批處理：氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。

127.步驟二：鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨60小時(shí)，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或 d90:30-35μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；

128.步驟三：將步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先在溫度為120℃條件下烘干2.5小時(shí)，然后在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫至690℃，并保溫2小時(shí)，然后爐冷或者空冷；

129.步驟四：將步驟三中制備的材料與電磁波透明性的熔融熱塑性彈性體高分子材料按8:2充分混合后，壓制成外徑為的同軸試樣。

130.經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)當(dāng)魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末熱處理的溫度過高時(shí)，步驟三所制備的材料中含有部分惡化磁性物質(zhì)，影響該材料的吸波性能。

131.以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種鐵基非晶納米晶吸波材料，其特征在于，包括鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金為非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料，其特征在于，所述吸收劑中元素成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料，其特征在于，所述鐵基非晶納米晶合金的形貌為魚鱗狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料，其特征在于，還包括熱塑性彈性體高分子材料，所述熱塑性彈性體高分子材料和鐵基非晶納米晶合金的質(zhì)量比為2:8。5.一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一，鐵基非晶合金粉末制備：選取工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料，所述原料經(jīng)中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化、真空干燥、篩分及合批處理后，得到粒徑為d50:3-6μm的鐵基非晶合金粉末；步驟二，鐵基非晶片狀粉末制備：將步驟一中得到的鐵基非晶合金粉末在高能球磨機(jī)中濕磨，得到d10:5-8μm或d50:13-18μm或d90:30-35μm，厚度為0.5-1.0μm的魚鱗狀鐵基非晶片狀粉末；步驟三，鐵基非晶納米晶合金制備：步驟二中得到的鐵基非晶片狀粉末先經(jīng)烘干后，在惰性氣體氣氛保護(hù)下升溫至520-550℃，并保溫2小時(shí)，最后冷卻至室溫，得到鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，其特征在于，還包括步驟四，將鐵基非晶納米晶合金與基體材料按8:2充分混合后，經(jīng)復(fù)合得鐵基非晶納米晶吸波材料。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，鐵基非晶合金粉末成分以質(zhì)量百分比計(jì)分別為：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；按鐵基非晶合金粉末成分進(jìn)行配料，選用工業(yè)純鐵、純銅、純鉻、工業(yè)硼鐵、單晶硅、鈮鐵和生鐵為原料。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，中頻感應(yīng)熔煉的冶煉功率控制為300-500kw，冶煉時(shí)長為60.0-80.0分鐘，待鋼液溫度達(dá)到1500-1520℃，降低功率為100-150kw，采用0.8kg硅鈣錳、1kg石灰對鋼液進(jìn)行造渣脫氧處理，過程時(shí)長為10.0-15.0分鐘，繼而扒渣干凈，澆鋼；步驟一中，超高壓水汽聯(lián)合霧化采用氮?dú)庾鳛檫^程保護(hù)氣氛，氮?dú)饬髁繛?0.0m3/h；霧化過程采用環(huán)縫噴盤，鋼液中間包底部漏眼尺寸為3.0-4.0mm，霧化壓力為90-120mpa，霧化水流量為140-190l/min；采用真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為130-190℃，真空度≤-0.09mpa；采用真空干燥箱干燥鐵基非晶合金粉末，干燥溫度為120℃，真空度≤-0.09mpa；采用氣流分級控制粉末粒度及分布，控制粉末激光粒度d50：3-6μm。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，高能球磨機(jī)的球磨速度為200rpm-400rpm，保護(hù)介質(zhì)為乙醇，濕磨時(shí)間為40-60h。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鐵基非晶納米晶吸波材料的制備方法，其特征在于，在

步驟三中，采用真空管式爐進(jìn)行非晶粉末晶化退火處理：使非晶粉末達(dá)到預(yù)定溫度520-550℃，在所述預(yù)定溫度保溫1-3小時(shí)，粉末完成從非晶態(tài)到非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，然后爐冷或者空冷，得到鐵基非晶納米晶合金。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種鐵基非晶納米晶吸波材料及其制備方法，屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，包括鐵基非晶納米晶合金，所述鐵基非晶納米晶合金為非晶/納米晶復(fù)合雙相結(jié)構(gòu)，所述鐵基非晶納米晶合金作為吸收劑。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用中頻感應(yīng)熔煉、超高壓水汽聯(lián)合霧化，配合后期機(jī)械球磨、晶化退火處理等工藝制備吸波材料，具有工藝簡單、可操作性強(qiáng)以及重現(xiàn)性好的特點(diǎn)，所制備鐵基非晶納米晶吸波材料具有“吸收性能強(qiáng)，適用頻帶寬，厚度薄”的特點(diǎn)，在高頻電磁波吸收劑的應(yīng)用中具有較大的發(fā)展?jié)摿?，具備較好的應(yīng)用前景。具備較好的應(yīng)用前景。具備較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：樂晨 唐明強(qiáng) 趙放 陳義華 劉坤杰

受保護(hù)的技術(shù)使用者：泉州天智合金材料科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.11.11

技術(shù)公布日：2022/2/15