超轻镁锂基材料电磁屏蔽性能调控研究

Presently, the research about electromagnetic shielding of Mg alloys mainly focuses on the improvement of electron conductivity. Research proposal is put forwards in this project to obtain Mg-Li matrix composite with good electromagnetic property in a wide frequency through three ways of increasing electron conductivity, increasing reflecting interface and introducing magnetic materials.. In this project, Mg-Li alloy with duplex phases is chosen as research subject. The alloy with many precipitates containing RE and LPSO structure will be prepared. Ferrite will be also introduced into the alloy with accumulative roll bonding to obtain composite materials. The beneficial factors of improvement of electron conductivity due to aging precipitation, huge grain boundary due to refinement, phase boundary between alfa(Mg) and beta(Li), phase boundary between matrix and precipitates, interface between laminates, the magnetic property of precipitates containing RE, LPSO and ferrite are comprehensively considered and combined to fabricate an ideal material. The effects of these factors on the electromagnetic property will be studied. The influence sequence of these factors and the synergy effects of them will be also researched.

针对目前提升镁合金电磁屏蔽性能主要局限于通过提高合金导电性的现状，本项目提出通过提升合金导电性、增加电磁反射界面、引入磁性材料三种途径，获得宽频段高电磁屏蔽性能的镁锂基复合材料。. 项目提出以双相镁锂合金作研究对象，设计和制备含大量含稀土析出相和LPSO结构的镁锂合金，同时引入铁氧体，对其进行累积叠轧加工，实现累积叠轧－固态复合一体化加工。综合利用时效析出导致的电导率提升、细晶化产生的大量晶界、双相镁锂合金基体的相界、基体与析出相的相界、叠层间的界面、LPSO的层状结构、含稀土析出相与LPSO的磁性能以及铁氧体的磁性能等提升电磁屏蔽性能的有利因素。研究以上各因素对于镁锂基复合材料电磁屏蔽性能的作用行为，各种因素在发挥电磁屏蔽效能作用中的排序以及各因素之间的协同作用机理。

Mg-Li合金因具有高比强度和比刚度、良好的塑性变形能力等优点，而被广泛应用于航空航天、3C等领域。然而，Mg-Li合金在作为电磁屏蔽材料方面尚未得到充分的开发。此外，Mg-Li合金难以满足目前航天和国防装备领域同时要求具有一定力学性能和电磁屏蔽性能的需求。因此，本项目选择α-Mg/β-Li双相Mg-Li合金作为研究对象，采用合金化、热处理、塑性变形、复合加工等一系列的制备工艺，通过显微组织表征、电磁屏蔽和力学性能测试等方法，从基体相组织、织构、第二相、叠层结构和复合增强体等多个方面来探讨Mg-Li合金电磁屏蔽性能和力学性能的变化规律和作用机理，获得了结构及功能一体化的高性能Mg-Li基材料。结果表明，由于α-Mg具有比β-Li更好的电导率，α-Mg和β-Li之间的阻抗失配增加了材料内部的吸收损耗。后续通过轧制变形改变α-Mg和β-Li两相晶粒的取向关系，不仅能使α-Mg和β-Li两相晶粒之间的阻抗失配最大化，而且使合金表面与自由空间的阻抗失配也达到最大化，极大地增加了电磁波的损耗效率，提升了材料的EMI SE。通过热处理和变形工艺调控合金中的第二相，获得形貌规则、数量多且细小、弥散分布的第二相，有效改善合金的电导率并增加电磁波的有效反射界面数，从而使合金的EMI SE得到进一步提升。累积叠轧（ARB）制备层状结构双相Mg-Li基板材的叠层界面对电磁波具有多重吸收和多重反射作用。通过改变层间纳米级NZCF磁性颗粒的含量可实现对NZCF/Mg-9Li复合材料电导率和磁性能的调控。经过四层5道次ARB变形后，均匀分布的MWCNTs和结合良好的层界面使得MWCNTs/Mg-9Li-3Zn-0.5Gd复合材料具有高电导率（7.60 MS/m）、高电磁屏蔽性能（89~100 dB）、高强度（抗拉强度为 280 MPa）和延伸率（17.8 %）适中的优异性能。