La0.6Sr0.4MnO3/Fe-Ni復合吸波材料制備與性能研究

2016-01-02 孫銀鳳 內蒙古民族大學物理電子信息學院

  采用真空球磨法制備FeNi3合金,溶膠- 凝膠法制備La0.6Sr0.4MnO3,將FeNi3 合金與La0.6Sr0.4MnO3按不同比例混合后進行真空球磨復合。樣品吸波性能測定發現,FeNi3 合金的添加有利于提高La0.6Sr0.4MnO3 的吸波量,提高程度與混合比例密切相關,當混合比例為1:3 時提升效果最好,同時發現復合后低頻段的吸波性能改善更加顯著,其中1:3 比例樣品低頻率段吸收量較La0.6Sr0.4MnO3 有近4 倍的提高。

  吸波材料是一種能夠通過自身的吸收轉化作用將入射電磁波能量消散掉,進而減少電磁波反射的一類材料。微波吸收材料是一種重要的軍事隱身功能材料,其發展引起國內外廣泛的關注。由于傳統單一成分的吸波材料吸波效率低、吸收頻帶窄等缺點,使其應用受到限制,因此復合吸波材料研發成為現在吸波材料發展的一個重要方向。

  鈣鈦礦結構La1-xSrxMnO3 材料是眾所周知的巨磁阻材料,同時其也具有很好的電磁波吸收特性,但是該材料存在低頻段吸波效率較差且吸波效率整體不高等缺點。新型磁性吸收劑Fe-Ni 合金,在低頻段有很好的吸波性能,且具有整體較高的磁導率,但同時它的阻抗匹配能力、抗氧化能力、耐酸堿腐蝕能力卻遠不如鈣鈦礦結構的La1-xSrxMnO3。因此,本文綜合以上考慮制備了鈣鈦礦結構材料La0.6Sr0.4MnO3 和FeNi合金,通過真空球磨將倆種吸波材料按不同比例復合, 并進行適當退火處理, 大幅度提升了La0.6Sr0.4MnO3 吸波性能。

1、實驗方法

  1.1、樣品制備

  采用分析純La(NO3)2·6H2O(分析純)、50%的Mn(NO3)2 溶液、Sr(NO3)·6H2O(分析純)及濃氨水、檸檬酸為原料,按照分子式La0.6Sr0.4MnO3 稱取配比原料并將其溶于去離子水中,形成混合溶液(金屬離子與檸檬酸的摩爾比為1:1),用JB-4A 型電磁攪拌器對溶液進行攪拌,再用濃氨水調節溶液PH 值使其為中性,低溫濃縮溶液得到溶膠,再在LB-1 型真空干燥箱中干燥,將干燥后的樣品取出研磨成粉,如此再重復兩次后放入電阻爐中在300 ℃下焙燒,以去除樣品中的有機物,再在800 ℃下燒結8h 得到樣品,標記為L 樣品。

  按分子式FeNi3 稱量鐵、鎳粉末原料,均勻混合后,放入球磨罐中,球磨罐抽真空,按球料比為10:1,轉速為200 rad/min,球磨時間85 h 的條件在QM-1SP 行星球磨機上對混合原料進行粉末合金化處理。后將球磨灌中加入無水乙淳再進行1h 的濕磨,最后將球磨后的樣品自然干燥,制得的樣品標記為F。

  把制備好的FeNi3、La0.6Sr0.4MnO3 粉末按不同質量比1:x,(x=1、2、3、4),混合放入球磨罐中,球料比為10:1,球磨罐抽真空后進行球磨復合,轉速為200 rad/min,球磨時間3h 后制得復合樣品,標記為F1-Lx (x=1、2、3、4),然后對各樣品進行物性測試。

  1.2、測試方法

  采用荷蘭Philip 公司生產的TW1830 型X 射線衍射儀分析樣品的物相組成,掃描范圍20°~80°( 靶材為Cu, 工作電壓40 伏工作電流40mA)。采用AV3618 型微波矢量網絡分析儀測量各樣品的吸波特性、復磁導率、及復介電常數

2、結論

  (1)通過粉末冶金制備了FeNi3 合金,并溶膠- 凝膠法制備鈣鈦礦結構的La0.6Sr0.4MnO3。再用真空球磨將FeNi3 合金按不同比例添加到La0.6Sr0.4MnO3 中,最終有效提升La0.6Sr0.4MnO3 的吸波性能。

  (2)樣品的電磁參數測試發現,復合了FeNi3合金后樣品的復介電常數虛部減小,復磁導率虛部提高,各樣品對微波的吸收主要是由磁損耗引起的。

  (3) 通過測試樣品的吸波性能發現,La0.6Sr0.4MnO3 中添加了FeNi3 后,其對微波的吸收量明顯提高,尤其在低頻率段吸收量更有顯著提升,其中F1-L3 在低頻率段較La0.6Sr0.4MnO3 有近4倍的提升。這表明F1-L3 樣品是一種很好的吸波材料。