铁铝梯度合金板及其多层结构设计制备与屏蔽机理.pdfVIP

Classified Index: TG151 U.D.C: 621.785 Dissertation for the Master Degree in Engineering DESIGN FABRICATION AND SHIELDING MECHANISMS OF IRON-ALUMINUM GRADIENT ALLOY PLATE AND MULTI-LAYER STRUCTURE Candidate Ma Xiangyu Supervisor： Asso. Prof. Zhang Qiang Academic Degree Applied for ： Master of Engineering Speciality： Materials Science School of Materials Science and Affiliation： Engineering Date of Defence ： June, 2011 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士论文 摘 要 为了适应复杂电磁环境对屏蔽材料的高屏效要求，本文设计了梯度合金板和 物理多层结构(合金板/介质层/合金板)屏蔽材料。利用热浸镀铝和表面扩散合金化 的方法在纯铁 DT4E 表面形成铁铝软磁合金层，制备出具有多层结构的铁铝梯度 合金板。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、软磁材料 直流磁性测量系统、同轴测试装置和磁通门计等多种测试手段对其微观组织、软 磁性能、屏蔽性能进行研究，探讨了微观组织与性能的关系，分析梯度合金板和 物理多层结构的屏蔽机理。 热浸镀铝层包括表面铝层和铁铝合金层。铁铝合金层呈 “锯齿状”浸入纯铁 基体中，主要成分为柱状晶 Fe Al 。随着热浸铝温度升高，合金层厚度增加。浸铝 2 5 后的铁板经过扩散热处理，形成两侧为铁铝软磁合金层，中间为纯铁基体的铁铝 梯度合金板。合金板外侧铝含量较高，向心部逐渐递减，浓度呈梯度分布。 铁铝梯度合金板的矫顽力与基体处于同一水平，约为 40A/m ；软磁性能较纯 铁基体有所降低。铁铝梯度合金板的地磁屏蔽系数约为 26 ，相对于基体纯铁提高 了 8 倍。浸铝温度为 700℃得到的梯度合金板屏蔽系数最大。铁铝梯度合金板为两 层铁铝软磁合金夹一层纯铁的三层结构，通过各层之间耦合并联分流，实现对地 磁场的有效屏蔽。地磁屏蔽性能受到测试试件结构因素的影响，方筒试件尺寸增 大，可提高地磁屏蔽效果。 电磁屏蔽性能测试表明，700℃浸铝工艺下的铁铝梯度合金板电磁屏蔽效能最 高，与退火态的纯铁基体相当；浸铝温度升高，梯度合金板的电磁屏蔽性能下降。 梯度合金板中各层的阻抗呈梯度连续分布，会降低材料对电磁波的反射系数，影 响电磁屏蔽效能。 对物理多层结构的屏蔽性能进行了研究，地磁屏蔽系数相对于铁铝梯度合金 板提高了 10 倍，可达 258 。物理多层结构为两层导磁层夹一层不导磁层，磁场经 过磁性屏蔽罩两次分流作用，可更加有效地屏蔽地磁场，提高地磁屏蔽性能。但 是物理多层结构并不能有效提高电磁屏蔽性能，相对于梯度合金板的电磁屏蔽效 能有所降低。改进物理多层结构(导体/ 电介质/导体)，电磁屏蔽性能较好，相对于 单层材料有了较大的提高。 关键词：梯度合金板；热浸铝；地磁屏蔽；多层结构 -I- 哈尔滨工业大学工学硕士论文 Abstract To adapt the compl