铁—氧化铁及氮化铁复合材料的微波吸收特性研究
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摘要
铁屑是磨削机械加工中的工业固体废弃物,铁屑的综合利用既消除了对环境的危害,又使废弃物资源化,具有重要的现实意义。本研究以机械加工生产过程中的副产物工业铁屑为实验主要原料,运用电化学腐蚀机理,及化学热处理对铁屑进行改性处理,获得纳米氧化物和氮化物粉体。将粉体材料与高分子橡胶材料采用不同比例配方进行复合,获得了粉体与天然橡胶的吸波复合材料。
在实验中研究了材料的合成机理,并且通过SEM,EDS,XRD等方法对所制得的粉末颗粒进行了材料微观形貌、微区元素分布和材料物相组成的表征。研究了复合粉料及其复合涂层材料在2～18GHz频率范围内的电磁参数及微波吸收性能,分析了复合涂层材料中各组分含量对电磁参数的影响。
研究表明,在橡胶复合材料中随粉料质量百分比的增加,复合材料的吸波性能增强。粉体质量百分比为33.3%,厚度为1.8mm的单层橡胶复合材料试片,在频率11.12GHz处的反射率为-14.371dB。三层橡胶复合试片叠加测试,在13.36GHz处反射率达-35.162dB,小于-10dB的频宽为3GHz,同时此样品还在2.16GHz产生一个峰值为-22.801dB的吸收峰,小于-10dB的频宽约为2GHz。
Scrap iron is the solid waste of the grinding mechanical treatment of ferrous metal industrial. The comprehensive utilization of iron filings is of important significance. This is not only due to the elimination of environmental pollution, but also the recovery of iron-rich resource in the iron powder. In this paper, scrap iron, the byproduct coupled with machining operation, was used to yield nano oxide and nano nitride powder by electrochemical corrosion mechanism and chemical heat treatment, then the power material was mixed with the macromolecule rubber material under varying proportion to acquire composite material that can be used to absorb microwave.
The basic principle of synthesizing iron oxide and iron nitride by scrap iron was discussed. The nanometer magnetic compound oxides were characterized by XRD, SEM and EDS. The microwave absorption property and electromagnetism parameter of scrap iron, iron oxides and iron nitrides were studied in the range of 2～18GHz. The influence of component's content on microwave absorption property was analyzed.
The study shows the absorption property of rubber composite material was improved with the quality ratio of iron scurf .When the quality ratio of iron scurf is 33.3% in the rubber and the thickness is 1.8 mm, the absorptive property is about -14.371dB at 11.12GHz in the range of 2~18GHz. The dielectric constant、permeability of composite material have single peak value. When three rubber samples were overlying together in absorption measurement, the maximum absorptive property is about -35. 162dB at 13.36GHz, and the bandwidth is 3GHz.There are two absorber peaks in the range of 2～18GHz.The result shows that the rubber composite material has absorption ability in multi-frequency point.
在实验中研究了材料的合成机理,并且通过SEM,EDS,XRD等方法对所制得的粉末颗粒进行了材料微观形貌、微区元素分布和材料物相组成的表征。研究了复合粉料及其复合涂层材料在2～18GHz频率范围内的电磁参数及微波吸收性能,分析了复合涂层材料中各组分含量对电磁参数的影响。
研究表明,在橡胶复合材料中随粉料质量百分比的增加,复合材料的吸波性能增强。粉体质量百分比为33.3%,厚度为1.8mm的单层橡胶复合材料试片,在频率11.12GHz处的反射率为-14.371dB。三层橡胶复合试片叠加测试,在13.36GHz处反射率达-35.162dB,小于-10dB的频宽为3GHz,同时此样品还在2.16GHz产生一个峰值为-22.801dB的吸收峰,小于-10dB的频宽约为2GHz。
Scrap iron is the solid waste of the grinding mechanical treatment of ferrous metal industrial. The comprehensive utilization of iron filings is of important significance. This is not only due to the elimination of environmental pollution, but also the recovery of iron-rich resource in the iron powder. In this paper, scrap iron, the byproduct coupled with machining operation, was used to yield nano oxide and nano nitride powder by electrochemical corrosion mechanism and chemical heat treatment, then the power material was mixed with the macromolecule rubber material under varying proportion to acquire composite material that can be used to absorb microwave.
The basic principle of synthesizing iron oxide and iron nitride by scrap iron was discussed. The nanometer magnetic compound oxides were characterized by XRD, SEM and EDS. The microwave absorption property and electromagnetism parameter of scrap iron, iron oxides and iron nitrides were studied in the range of 2～18GHz. The influence of component's content on microwave absorption property was analyzed.
The study shows the absorption property of rubber composite material was improved with the quality ratio of iron scurf .When the quality ratio of iron scurf is 33.3% in the rubber and the thickness is 1.8 mm, the absorptive property is about -14.371dB at 11.12GHz in the range of 2~18GHz. The dielectric constant、permeability of composite material have single peak value. When three rubber samples were overlying together in absorption measurement, the maximum absorptive property is about -35. 162dB at 13.36GHz, and the bandwidth is 3GHz.There are two absorber peaks in the range of 2～18GHz.The result shows that the rubber composite material has absorption ability in multi-frequency point.
引文
[1]邢丽英.隐身材料.第一版.北京:化学工业出版社,2004.40。
[2]胡传炘 隐身涂层技术 化学工业出版社 2004年9月
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[4]吴晓光,车晔秋编译.国外微波吸收材料.国防科技大学出版社.1992年2月.
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[6]JANG H,KO K,KIM SJ.The effect of metal fibers on the friction performance of automotive brake
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[8]张秀成,何华辉 长径比对铁纤维涂层反射率的影响研究 华中理工大学学报 2001 29(2):14-15,30
[9]饶克谨,赵伯琳,高正平.电路模拟吸收材料-原理、特性及设计方法[J].电子科技大学学报,1995,24(2):164-170.
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[11]JANG H,KO K,KIM SJ.The effect of metal fibers on the friction performance of automo tire brake
[12]SMALE N D.Experience confirms the value of metal fibre filters[J].Nuclear Engineering International,1990,35(428):55-56.
[13]国外雷达隐身和红外隐身技术的发展动向与分析(续)孟新强 飞航导弹 2005年第7期33-41
[14]漆宗能,尚文宇 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践 化学工业出版社 2002年9月.
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[18]吴明忠,赵振声,何华辉 结构型RAM对斜入射电磁波的反射和透射 功能材料 1990 30 (4)366-368
[19]李轶,徐劲峰,徐政 吸波纤维研究进展 现代技术陶瓷 2005年第1期24-29
[20]黄远等 利用碳纤维毡制备结构吸波材料的研究 复合材料学报 2000 2 17(1)28-31
[21]Morihiko Matsumoto,Yoshimori Miyata Thin Electromagnetic Wave Absorber for Quasi-Microwave Band Containing Aligned Thin Magnetic Metal Particles IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS,VOL.33,NO.6,NOVEMBER 1997 4459-4464
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