稀土RE-Fe-Cr三元系相图及其化合物吸波性能研究

随着移动通讯、电子技术和现代雷达的迅猛发展，对吸波频率在L和S波段（1-4GHz）的吸波材料的性能要求越来越高。而现有的吸波材料在该频率段内仍然存在吸波性能不理想，厚度较大，吸波频带窄等缺点。为了解决这个问题，本项目通过测定RE-Fe-Cr(RE=Y,Tb,Ho,Er,Tm)体系相图，确定相应体系金属间化合物的存在，测定各单相的固溶度，研究RE-Fe-Cr体系以及在RE-Fe-Cr体系中添加Al,Si 元素的RE-Fe-Cr-Si、RE-Fe-Cr-Al和Re-Fe-Cr-Si-Al合金体系中固溶体的成分、工艺条件（例如球磨时间、退火温度和时间等）、显微结构与吸波性能之间的关系，寻找该吸波材料最佳成分配比点和最佳制备工艺条件，从而得到在1-18GHz频率范围内（特别是L和S波段）具有吸波性能优异，厚度薄，吸波频带宽的新型吸波材料。

项目研究顺利完成计划目标，在国内外核心刊物上发表或录用文章23篇，其中可被SCI或EI收录14篇。研究成果主要有：.一：相图测定：完成了Gd-Fe-Cr、Tb-Fe-Cr、Ho-Fe-Cr、Er-Fe-Cr、Tm-Fe-Cr、Tb-Co-Cr、Ce-Co-Al、Y-Fe-V等三元体系的相关系测定。.二：元素添加对 Fe基合金结构及吸波性能影响.1.稀土对Fe基合金结构及吸波性能的影响：系统研究了Y、La、Ce、Pr、Nd、Tb、Dy、Ho、Er等稀土添加对Fe基合金微结构和吸波性能的影响。研究发现稀土的适量添加可细化合金中纳米晶颗粒，且使粉末颗粒容易细化且具有较好的扁平化效果，有利于提高合金的微波吸收效率，但稀土添加量比较大时，合金塑性迅速减小，粉末颗粒趋于球状，吸收峰频率逐渐向高频移动。稀土的适量添加可明显增加合金微粉的有效吸波带宽。在RE-Fe-Cr体系吸波性能研究中发现Re2Fe17相具有较好的低频吸波性能，ReFe2具有较好的高频吸波性能，对于同一类型单相结构，轻稀土的低频吸波性能优于重稀土。.2.Al、Si、Cr的添加对Re-Fe基合金结构及吸波性能的影响：研究发现：（1）Al适量添加后合金微粉颗粒的片状效果要优于未添加Al的合金微粉，因此适量添加Al后合金的微波吸收峰向低频移动，最大吸收率有所降低，但总体来说低频吸波效果得到改善。研究新发现Fe74Al16Si10在2GHz左右具有优越的吸波性能。（2）随着Si含量适当增加，合金微粉颗粒变得细小，各向异性逐渐变差，合金吸收峰逐渐向高频移动，最小吸收峰值和有效吸波带宽得到明显改善。（3）Cr对Fe的少量替换可以增加Fe基合金的最大微波吸收率，但吸收峰频率向高频移动，随着Cr含量进一步增加，吸收效率明显减小。.三：制备工艺条件对Re-Fe基合金结构和吸波性能的影响. 研究了球磨时间、真空热处理、微氧化热处理和磁场热处理对Fe基合金结构和吸波性能的影响。研究发现：（1）合金微波吸收峰值频率与合金中纳米晶尺寸以及微粉颗粒形貌有较大关系，微粉扁平化效果越好，纳米晶尺寸越小，低频吸波性能越好，本课题研究中最佳球磨时间为40-60h。(2) 通过真空热处理、微氧化热处理和磁场热处理可控制合金中各单相和氧化物的纳米晶颗粒尺寸以及所占质量比，从而达到改善某个频段吸波效率和有效吸波带宽。