高温吸波材料研究面临的问题

分析了目前高温吸波材料研究面临的问题,指出提高高温吸波材料的高温吸波性能一直都是高温吸波材料研究追求的方向,深入基础研究,认清各种材料微观缺陷在电磁场中的响应及其机理,是进一步提高吸波材料高温吸波性能的主要方向,周期结构吸波材料（包括超材料）的可设计性使得这种材料成为很有希望的高温吸波材料。高温吸波材料研究与应用必须解决的问题是高温吸波材料的氧化、化学反应和扩散。高温吸波涂层研究面临的主要问题是涂层的结合强度和抗热震性。对高温吸波复合材料应用性能的优化往往与其高温吸波性能的优化存在矛盾,应用性能和吸波性能的综合优化成为高温吸波复合材料研究面临的最大难题。与其他同类材料相比,高温吸波材料在具有同样应用性能要求的基础上,增加了高温吸波性能的要求,因此,高温吸波材料比其它同类材料面临更大的挑战。     

轻质金属有机高分子吸波剂(OPA)及其RAM的性能研究

讨论了金属有机高分子磁体，经共混或接枝改性后的吸波剂（OPA）在X波段的电磁参数及其RAM的吸波特性，表明它是一种不同于铁氧体吸波剂的轻质和良好吸收特性的新型吸波剂。     

雷达吸波材料低频化研究现状及进展

研发新型低频吸波材料成为突防多波段雷达的重要方面。重点讨论了低频雷达波吸波材料吸波性能的影响因素。针对低频吸波材料电磁参数要求,综述了当前重点研究和应用的低频吸波材料,包括铁氧体材料、磁性金属微粉材料等,以及各种微观形貌对低频吸波性能的影响,对进一步扩展低频吸波频带的发展进行了展望。     

溶解乳化法制备SBS包覆FeSiAl片状吸收剂的微波电磁性能

片状FeSiAl吸收剂低频磁性能优异,但复介电常数大、阻抗失配严重,导致难以兼顾高频吸波性能。通过将有机高分子溶解、混合、乳化及吸附析出的多步骤过程,直接将线性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）包覆到微米级片状FeSiAl合金粒子表面,并研究其电磁性质。结果表明,SBS在片状FeSiAl合金粒子表面形成了均匀致密的包覆层,显著提高了合金粒子的电阻率,其与石蜡2：1混合样品复介电常数的实部由72降低到30左右。包覆后片状FeSiAl合金粒子的低频磁性能没有受到负面影响,而其高频性能由于阻抗匹配性的提升得到了明显的改善,因而片状FeSiAl@SBS复合粒子具有兼顾低频与宽带的吸波特性。     

铁氧体吸波环境材料的应用技术研究

采用工业生产的铁氧体磁性微粉制备吸波建筑材料,不仅有利于解决民用生活中电磁污染的问题,而且制备成本低,具有相当的实用性.探讨了铁氧体吸波砂浆、吸波涂料的制备路线,研究分析了铁氧体吸波微粉的有效分散技术以及掺入量对砂浆、涂料吸波性能及其他常规性能的影响.     

MOF类衍生材料在电磁吸波领域的研究进展

随着电子通讯设备的快速发展,电磁污染问题日益突出,电磁波吸收材料受到广泛关注。金属有机框架(MOF)衍生材料是一种新型吸波材料,具有合成工艺简单,生产成本低,热稳定性好,比表面积大,孔隙率高等优点,并且衍生的多孔碳/磁性金属颗粒复合材料克服了磁性颗粒分散不均匀等特点,因此在吸波领域广受关注。详细介绍了MOF类衍生材料作为吸波材料的优势以及吸波机理,总结了近几年MOF衍生吸波材料的研究进展,并对未来的发展前景进行了展望。     

电磁屏蔽机理及涂敷/结构型吸波复合材料研究进展

电子产品和通讯技术快速发展造成的电磁污染日益严重,既危害人体健康和仪器仪表精度,又会造成信息泄露、失去安全保障等.因此,电磁屏蔽技术为直接有效的防控措施之一,通过衰减甚至完全消除电磁波来阻止电磁波的传递.电磁屏蔽机理包括电磁波反射和电磁波吸收两个方面,科学地设计制备出高性能的吸波复合材料已成为研究的热点问题之一.研究结果表明,电磁波衰减不仅需要吸波材料自身较好的电磁损耗性能,更需电磁波能够基于自由空间与基体材料间具有阻抗匹配特性,有效进入吸波材料内部,使电磁波能被吸波剂高效吸收.通常,按照制备工艺划分,吸波复合材料可分为涂敷型和结构型吸波复合材料两大类.前者是将吸波剂与涂料、粘合剂等充分混合后涂敷于元件表面作为吸波涂层,而后者则是以吸波剂作为功能载体,具有优良物理化学特性的材料作为基体,并与功能载体产生协同或增强作用的新型吸波复合材料.本文通过对电磁屏蔽理论及吸波材料的本征特性进行系统的总结归纳,并基于相关理论基础对涂敷/结构型吸波复合材料进行简要综述,对比不同类型吸波材料的吸波性能,探讨涂敷/结构型吸波复合材料未来发展的制约因素及今后发展前景,为开发新型吸波复合材料提供理论支撑和研究思路.     

石墨烯基复合吸波材料的研究进展

石墨烯由于其独特的物理和化学性能,在吸波领域备受瞩目,成为吸波材料研究的一大热点。综述了石墨烯／磁性纳米颗粒复合吸波材料、石墨烯／导电聚合物复合吸波材料及石墨烯／纳米金属或金属氧（硫）化物复合吸波材料在吸波领域的应用研究现状,并展望了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。     

空心微珠铁氧体复合粉体的改性与吸波性能

研究了柠檬酸盐溶胶-凝胶方法制备空心微珠-钡、锶、钴镍钡铁氧体复合粉体的微观形貌, 采用化学添加剂改善铁氧体的包覆性能. SEM、EDS分析表明铁氧体在空心微珠表面的包覆状态与铁氧体种类无关; 在前驱体中加入乙二醇或聚乙二醇可以使铁氧体对空心微珠的包覆更加完整、牢固致密. 用网络分析仪测试了C波段5.0～6.5GHz、X波段8.2～12.4GHz、Ku波段12.5～18.0GHz内1.8mm厚铁氧体空心微珠复合粉体制备的吸波涂层的微波损耗. 试验表明：铁氧体空心微珠复合粉体具有良好的电磁吸波性能, 吸波涂层在5～18GHz内微波反射损失总体上大于单纯铁氧体涂层; 加入乙二醇或聚乙二醇有助于提高涂层的吸波效果.     

结构吸波材料中纤维的电性能和吸波性能

评述了结构吸波材料中纤维的电性能和吸波性能,玻璃纤维,Ｋｅｖｌａｔ纤维不吸收雷达波,是理想的透波用纤维。经高温右墨化处理的碳纤维是雷达波的反射材料。末经高温石墨化与纤维方向垂直或斜交时,碳纤维上有吸波性能,ＳｉＣ纤维吸波性能与纤维的热处理条件、化学成分有关。在与玻璃陶瓷基体复合过程中发生化学反应,ＳｉＣ纤维表面生成的富碳界面有助于提高复合材料的吸收波性能。     

钛材用铝基耐高温涂层的防氧化性能研究

通过制备一种钛材铝基耐高温防氧化涂层以防止铸锭开坯过程中由于高温加热所造成的钛的损失以及氧化引起的表面缺陷,进而保护钛材;研究了涂层厚度和加热时间对涂层防氧化性能的影响。结果表明:由于该氧化保护涂层的主要组成是片状的金属铝粉末,一方面铝在加热过程中会与空气中的氧反应生成致密氧化层Al2O3,可有效地阻止氧的渗透;另一方面在高温加热过程中,铝和钛及钛合金可以发生反应,生成具有优良抗氧化性的TixAly相,能有效阻止钛的硬氧化层的形成从而起到保护基体的作用。在1 050℃恒温8 h条件下,涂层厚度在50150μm之间变化对涂层的抗氧化性能没有影响,随加热时间延长至16 h时,其抗氧化能力减弱。     

Ta-10W/Ti的高温界面反应研究

采用多弧离子镀技术在金属钛表面成功制备出连续致密且厚度均匀的α-Ta相Ta-10W涂层。在900℃下分别对涂层进行高温氧化和真空扩散处理,通过XRD、SEM、EDS等分析测试手段对涂层的抗氧化性能及元素扩散行为进行研究。结果表明:在高温氧化过程中,存在氧化和扩散双重作用,涂层与基体间发生相互扩散且涂层表面形成氧化膜,致使涂层脆化,但涂层/基体界面处氧化不明显,说明Ta-10W涂层对基体起到了有效的抗氧化作用;在真空扩散过程中,Ta向基体中扩散较为剧烈且沿着逐渐趋直的α-Ti晶界进行扩散。     

Al depletion and elemental redistribution in PtAl coated CMSX-4 and IN738LC after high-temperature exposure

Coating application to superalloys provides oxidation and corrosion resistance. One of the key elements in gas turbine coatings is aluminium (Al) which forms a thin, dense alumina layer upon exposure to oxygen and impedes further oxygen diffusion into the alloy. However, Al in the coating depletes due to inward diffusion and oxide formation. The rate of Al depletion is a function of the coating composition/structure, substrate alloy composition/structure and service conditions. In this study, a PtAl diffusion coating, was applied onto polycrystalline IN738LC and single crystal CMSX-4. The coated systems were exposed to 1080°C for 1000 h. Both SEM and XRD analyses were carried out on the as-coated and tested samples. It was found that despite the much higher Al content in CMSX-4, Al depletion was greater. With the higher Cr in IN738LC, a diffusion barrier enriched in Cr/Mo was able to form and reduce the Al depletion.     

Nb-Si基合金高温抗氧化研究进展

Nb-Si基合金具有适中的密度和超高的使用温度,是下一代发动机叶片及高温热端部件的有力竞争者之一,但Nb-Si基合金的高温抗氧化性能不足限制了其应用。主要综述了合金化和硅化物涂层在Nb-Si基合金中的研究进展。在此基础上着重综述了掺杂不同合金元素对Nb-Si基合金中硅化物、抗氧化相和氧化膜的影响,包括提升硅化物相高温氧化能力、促进Al2O3和Cr2Nb形成以阻碍氧原子扩散、通过稀土元素形成黏附性特别高的氧化物以防止氧化层脱落等方面。除此之外,综述了硅化物涂层(MoSi2和NbSi2)的研究进展,包括可通过降低硼硅酸盐的黏度和致密的SiO2薄膜提高Nb-Si基合金的抗氧化性能,并介绍了元素改性硅化物涂层提升SiO2流动性的效果。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

发动机用TiAl表面双辉等离子制备W-Mo合金层及其高温氧化行为

目前采用双辉等离子表面合金化技术在TiAl合金表面制备W-Mo涂层的研究不多。通过SEM与XRD等测试手段,研究双辉等离子表面合金化技术在TiAl基体表面制得的W-Mo合金涂层在780℃温度下的氧化行为。研究结果表明:W-Mo改性合金在初期氧化阶段快速氧化增重,经过100 h氧化后,试样增重5.2 mg/cm2,有效改善了TiAl基体的高温抗氧化性能。W-Mo合金涂层对氧气扩散起到阻碍作用,使TiAl基体抗高温氧化性能获得显著提升。氧化处理后合金涂层表面未发生改变,形成了致密、均匀的氧化膜层。TiAl基体经100 h氧化后表面氧化膜主要是一种柱状晶结构,TiAl基体氧化产物包括金红石型TiO2以及刚玉2种成分。     

Fe基高温合金涂层封填C/C-ZrC-SiC复合材料的制备及抗烧蚀机制

为了改善C/C-ZrC-SiC复合材料在高超声速飞行器热防护领域的使用性能,采用低压悬浮浸渗法制备出Fe基高温合金涂层封填C/C-ZrC-SiC复合材料。利用XRD、SEM、EDS等手段研究氧乙炔焰烧蚀前后Fe基高温合金涂层封填C/C-ZrC-SiC复合材料表层微观结构演变规律,阐明了Fe基高温合金涂层对C/C-ZrC-SiC复合材料烧蚀行为的影响。结果表明:C/C-ZrC-SiC复合材料在1 650℃的大气环境下并通过低压悬浮浸渗法浸渗2 h后,其表层形成一层均匀、致密、且结合紧密的Fe基高温合金涂层。在2 500℃下烧蚀180 s后,改性后的C/C-ZrC-SiC复合材料表面出现较小的烧蚀坑,质量烧蚀率相比未表面改性的试样降低了8%,线烧蚀率降低了35%。且表面生成一层均匀致密的Fe₂O₃-ZrO₂复合氧化物保护层,大大降低了表面裂纹、孔洞等缺陷的产生,从而降低了氧的扩散速率及缺陷带来的应力集中。最终Fe基高温合金覆盖层提高了C/C-ZrC-SiC复合材料的高温抗氧化性和抗机械剥蚀性能。      

超音速等离子体喷涂MoSi2涂层工艺研究

涂层技术是C/C复合材料高温抗氧化与抗烧蚀的有效手段,单一的SiC涂层很难为C/C复合材料提供有效的长寿命保护。金属间化合物MoSi2高温时会形成一层致密的SiO2保护膜,具有特别优异的高温抗氧化性能,常作为C/C复合材料的高温抗氧化涂层。本文采用超音速等离子喷涂法在带SiC涂层的C/C复合材料表面制备了MoSi2涂层,主要研究了喷涂功率、主气(Ar)流量对粉料表面温度、飞行速度、沉积率以及对涂层表面微观结构和结合强度的影响。结果表明:喷涂功率在47.5~52.5 kW之间,既能使粒子有较高的速度和温度,还能保证粉末不过熔,在喷涂功率为50 kW时,粉料的沉积率最高,氧化不高,涂层表面致密性好,截面结合紧密,结合强度高;Ar流量为65 L/min时,能够保证MoSi2粉末有较高的表面温度与较快飞行速度,沉积率最高,氧化不高,涂层表面致密,几乎没有孔隙与裂纹。因此,调控超音速等离子体喷涂工艺参数能够在带SiC涂层的C/C复合材料表面得到致密且结合良好的MoSiO2涂层。     

C/C复合材料SiC-MoSi2-TiSi2涂层的设计与性能

为了提高C/C复合材料的高温抗氧化性能,设计了网状的SiC填充高性能的MoSi2和微量的TiSi2涂层。用包埋法制备了C/C复合材料SiC-MoSi2-TiSi2复相陶瓷单层涂层,对制备涂层的化学形成机理进行了分析。结果表明,在选择的实验条件下,制备设计的涂层是完全可行的,实验制备的涂层在1773K有氧环境下具有良好的抗氧化性能。涂层抗氧化性能的提高是因为在高温氧化下涂层表面产生了致密、连续、稳定的玻璃质氧化物。     

H_2O和Y(O)对NiCoCrAl热障涂层高温氧化的影响

分别利用真空等离子沉积和超音速火焰喷涂技术制备含有Y和含Y氧化物的NiCoCrAl涂层,用差热分析和光学及电子显微镜研究两种涂层在Ar-16.7%O_2,Ar-3.3%H_2O和Ar-0.2%H_2-0.9%H_2O气氛中1100℃时的氧化动力学和断面微观结构,通过第一性原理计算对比在不同气氛中含Y氧化物对涂层氧化的影响机理。结果表明:对于NiCoCrAl+Y涂层,Y倾向于向界面扩散并在界面富集导致Al_2O_3膜生成更多有利于内氧化的孔洞,水蒸气更会对内氧化产生促进作用。而对于NiCoCrAl+Y(O)涂层,由于Y在涂层制备过程中被氧钉扎,导致NiCoCrAl+Y(O)涂层在上述气氛中生成了平直而均匀的Al_2O_3层,不同气氛对其氧化行为影响较小。上述研究进一步揭示NiCoCrAl涂层中活性元素Y的存在状态和氧化气氛中的水蒸气对氧化铝组织结构和生长速率有重要影响。     

锆合金表面Cr基涂层的耐高温氧化性能

用磁控溅射法在锆合金基体表面制备Cr和CrAl层,并使其在1200℃/1 h水蒸汽中氧化,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段表征氧化前后涂层和Zr合金基体的微观结构,研究了两种涂层在(反应堆失水(LOCA)事故情况下的)高温蒸汽环境中的抗氧化性能。结果表明：在1200℃/1 h水蒸汽中氧化后没有涂层的锆合金基体表面生成厚度约为100 μm的氧化膜;而在Cr涂层表面生成的致密Cr₂O₃层其厚度约为4 μm,表明氧化速率显著降低。CrAl涂层氧化后表面生成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃混合氧化层,其厚度只有0.8 μm,表明氧化速率进一步降低。这些结果表明: 用磁控溅射法在锆合金表面制备的Cr和CrAl涂层,在1200℃水蒸气环境中均表现出良好的耐氧化性能。在Cr涂层表面生成的氧化膜厚度约为未涂层锆合金氧化层的1/25,CrAl涂层氧化膜厚度低于锆合金表面氧化层的1/100。