易面磁各向异性磁性材料的微波吸收性能的研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文论文题目（中文）易面磁各向异性磁性材料的微波吸收性能的研究Microwaveabsorptionpropertiesofmagnetic论文题目（外文）powderswitheasy-planeanisotropy研究生姓名谭果果学科、专业物理学·凝聚态物理研究方向固体的微结构和磁性学位级别博士导师姓名、职称王建波教授论文工作起止年月2012年9月至2015年12月论文提交日期2015年12月论文答辩日期2015年12月学位授予日期校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立

2、进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位

3、论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研究内容：□可以公开□不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。（请在以上选项内选择其中一项打“√”）论文作者签名：导师签名：日期：日期：易面磁各向异性磁性材料的微波吸收性能的研究中文摘要随着电子器件和设备（如雷达、局域网系统、笔记本电脑、手机及3G、4G通信技术等）在民用领域和军事领域的广泛使用和快速发展，器件设备中工作的电磁波频率已经达

4、到了GHz甚至更高。因此，不论是电磁波的屏蔽还是电磁波的吸收，都要求抗电磁干扰器件和吸波体具有更高的磁导率和更高的自然共振频率。对吸波体的具体要求就是厚度薄，质量轻，吸收频带宽，吸波性能强，即要求吸波体具备“薄、轻、宽、强”的特性。已经在微波器件中广泛使用的尖晶石型铁氧体由于受到Snoek极限和较小的磁晶各向异性场的限制而无法满足高频应用的需求。磁矩进动的双各向异性理论指出，具有易磁化平面的磁性材料可以突破Snoek极限，从而成为高频磁性材料研究的热点和前沿课题之一。基于双各向异性理论，为了在更高频段下获得更为优异稳定的电磁性能，本论文制备了

5、介电常数更低、耐腐蚀和抗氧化性能更好的片状Fe@Fe4N核壳结构及具有易面型磁晶各向异性的稀土-铁金属间化合物及其氮化物，并研究了形状各向异性诱导的和本征固有的易面型磁性材料的高频电磁性能和微波吸收特性。利用四分之一波长匹配模型讨论了不同氮化处理时间制备得到的Fe@Fe4N与石蜡的复合材料的微波吸收特性，计算了不同体积分数的Nd2Fe17N3-δ/石蜡复合材料的微波吸收性能，讨论了Nd2Fe17N3-δ/石蜡复合材料的匹配频率与匹配厚度随着体积分数的变化关系。为了降低2:17型R2Fe17氮化物中涡流损耗，制备得到了对Ce2Fe17N3-δ粉

6、体并对其进一步细化，并计算了细化后的Ce2Fe17N3-δ微粉/石蜡复合材料的微波吸收性能。本论文研究的主要内容如下：1.复合材料中磁粉体积分数的选择利用铁磁共振的方法确定了不同体积分数的球形羰基铁/石蜡复合材料的内退磁因子。内退磁因子随体积分数的变化规律表明，磁渗流的改变是复合材料的高频磁性随体积分数变化的主要原因。结论指出，在高频磁性复合材料的研究和设计中，磁性粉体的体积分数在25%~40%之间为最佳。2.片状羰基铁的氮化处理(i)片状羰基铁的氮化温区可以分为四个：未反应温区，渗氮温区，相变温区以及α-Fe还原温区。片状羰基铁表面氮化处理

7、的最佳温区为渗氮温区，氮化温度选择为350℃；(ii)氮化处理的时间小于1h时，体积分数为35%的氮化产物/石蜡复合材料的起始磁导率与相同体积分数的片状羰基铁/石蜡复合材料的起始磁导率基本一i致。随着氮化时间的继续增加，氮化产物与石蜡的复合材料的磁导率实部迅速降低，自然共振频率快速下降，Snoek乘积也线性减小。当氮化时间为1h时，氮含量的质量分数可以达到25%，可以在片状羰基铁表面形成厚度合适的保护层。因此氮化时间选择小于1h为宜；(iii)通过计算和分析，四分之一波长匹配模型能够很好地解释片状羰基铁原粉/石蜡复合材料以及氮化时间分别为30

8、min、45min、60min的Fe@Fe4N/石蜡复合材料在相同体积分数下的微波吸收特性，并利用Musal模型说明了Fe@Fe4N/石蜡复合材料在0.1GHz~1