本發(fā)明屬于電磁屏蔽吸波材料，尤其是涉及一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、吸波材料在軍事和民用等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多，其應(yīng)用需要使吸波材料滿足“薄、輕、寬、強(qiáng)”的要求。

2、針對(duì)上述背景，亟待研發(fā)出高要求的吸波材料，以滿足當(dāng)前和未來(lái)電磁波吸收和隱身領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芪ú牧系闹卮笮枨?。高熵合?多組元合金是由多個(gè)主元素組成形成簡(jiǎn)單的固溶體結(jié)構(gòu)，因具有較好的吸波性能和優(yōu)異的耐腐蝕性能與高溫抗氧化性能而備受關(guān)注。然而，目前報(bào)道的高熵合金主要以磁損耗為主，電阻損耗和介電損耗貢獻(xiàn)較小。因此，這類材料的有效吸收頻寬（反射損耗rl<-10db的頻段寬度）較窄，通常不高于5?ghz。此外，高熵合金因損耗機(jī)制單一，難以獲得最佳的阻抗匹配，因此難以獲得極低的反射損耗，最低反射損耗通常不低于-50db。

3、中國(guó)發(fā)明專利《一種高熵合金/炭黑復(fù)合電磁吸波材料及其制備方法?》（公告號(hào)cn114309586b）通過(guò)利用金屬鐵粉、金屬鎳粉、金屬鉻粉、金屬鋁粉和炭黑五種粉末高能球磨60h~90h后得到(fenicrala)xcy高熵合金/炭黑復(fù)合電磁吸波材料，雖然獲得了較低的反射損耗值（rlmin為-50.91db），但有效吸收頻段僅為2.36ghz。此外，長(zhǎng)時(shí)間高能球磨單質(zhì)金屬粉尤其是鋁粉，會(huì)存在一定的安全隱患。再者，直接將四種單質(zhì)金屬粉與炭黑混合高能球磨的方法制備高熵合金/炭黑復(fù)合材料，產(chǎn)物可能有多種，高熵合金/炭黑復(fù)合材料的純度難以保證。最后，采用單質(zhì)粉末進(jìn)行高能球磨法來(lái)制備高熵合金/炭黑復(fù)合吸波材料，原材料成本較高，效率低，難以批量化制備。

4、因此，亟待開(kāi)發(fā)出強(qiáng)反射損耗、寬吸收頻段的復(fù)合吸波材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料。該復(fù)合吸波材料通過(guò)將以磁損耗為主的多組元合金和以導(dǎo)電損耗為主的碳材料進(jìn)行復(fù)合，得到復(fù)合吸波材料有利于提高材料的阻抗匹配，最終提高材料的最大反射損耗并拓寬材料的有效吸波頻段，獲得強(qiáng)反射損耗、寬吸收頻段、較低密度的特性，解決了復(fù)合吸波材料低反射損耗值與寬有效吸收頻段無(wú)法兼顧的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料，其特征在于，所述復(fù)合吸波材料的分子式為(fe50co20siaalbnic)-xc，所述a的取值范圍為13~21，所述b的取值范圍為8~11，所述c的取值范圍為1~6，所述a、b、c之和的取值為30，所述x為c元素的質(zhì)量占比，所述x為0.5%~5%。

3、另外，本發(fā)明還公開(kāi)了上述多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

4、步驟一、多組元合金球形粉末制備：稱取fe、co、si、al、ni，進(jìn)行真空懸浮熔煉得到鑄錠，除去表層氧化皮后放入真空氣霧化設(shè)備中進(jìn)行氣霧化制粉，得到多組元合金球形粉末；

5、步驟二、球磨混粉：將步驟一中得到的多組元合金球形粉末與炭黑裝入球磨罐中，加入無(wú)水乙醇和不銹鋼磨球進(jìn)行球磨，得到混合漿液；

6、步驟三、噴霧造粒：將步驟二中得到的混合漿液放入噴霧干燥機(jī)進(jìn)行噴霧造粒，得到球形第一粉末；

7、步驟四、第一次片狀化：將步驟三中得到的球形第一粉末放入球磨罐中，加入無(wú)水乙醇和二氧化鋯磨球進(jìn)行球磨，烘干后得到片狀第二粉末；

8、步驟五、干磨：將步驟四中得到的片狀第二粉末放入球磨罐中，加入二氧化鋯磨球進(jìn)行干磨，得到第三粉末；

9、步驟六、第二次片狀化：將步驟五中得到的第三粉末放入球磨罐中，加入無(wú)水乙醇和二氧化鋯磨球進(jìn)行球磨，烘干后得到多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料粉末。

10、本發(fā)明首先通過(guò)真空氣霧化制粉獲得合金化程度高、性能穩(wěn)定的球形或類球形的多組元合金球形粉末，該多組元合金球形粉末的合金化程度遠(yuǎn)高于采用金屬單質(zhì)粉末進(jìn)行高能球磨獲得的高熵合金/多組元合金粉，且制備工藝更簡(jiǎn)單、效率高、可大批量生產(chǎn)；然后將多組元合金球形粉末與炭黑進(jìn)行球磨混粉，獲得混合均勻的漿料，使用噴霧造粒制備球形復(fù)合粉，再進(jìn)行兩次片狀化處理，得到性能優(yōu)異的多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料粉末；

11、第一次片狀化處理可獲得尺寸較大的片狀粉體，但隨著球磨的長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行，片狀化顆粒會(huì)逐漸破碎，寬度和寬厚比下降，厚度難以繼續(xù)減??；這是由于復(fù)合粉的顆粒不斷變小，較大尺寸（直徑5mm及以上）的磨球難以作用于小顆粒。因此本發(fā)明采用兩次球磨的方法來(lái)獲得薄片狀復(fù)合粉：先將第一次片狀化后的第二粉末進(jìn)行短時(shí)間的干磨，進(jìn)行快速破碎獲得細(xì)小的顆粒，然后再經(jīng)過(guò)第二次片狀化處理，提高粉末寬度，并降低片層厚度，獲得薄片狀的多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料。

12、本發(fā)明通過(guò)在步驟四~步驟六中采用二氧化鋯研磨球，是由于粉末中占比較大的多組元合金粉為硬度和強(qiáng)度高的體心立方結(jié)構(gòu)，將其片狀化需要硬度更高的二氧化鋯磨球。

13、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述fe、co、si、ni、al的質(zhì)量純度均不小于99%。

14、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述真空懸浮熔煉的制度為：翻覆熔煉3次，熔煉溫度為1500℃~1600℃，保溫5min~30min。

15、本發(fā)明通過(guò)控制真空懸浮熔煉的溫度、保溫時(shí)間及翻轉(zhuǎn)熔煉次數(shù)，確保合金成分均勻，利于后續(xù)獲得成分均勻的多組元合金球形粉末。

16、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述炭黑的粒度為200nm~500nm，所述炭黑的質(zhì)量為所述多組元合金球形粉末和炭黑總質(zhì)量的0.5%~5.0%，所述炭黑的質(zhì)量純度不低于99.9%。

17、本發(fā)明通過(guò)采用粒度為200nm~500nm的炭黑，是為了使炭黑能夠均勻包覆在尺寸較大的多組元合金球形粉末表面。

18、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟二中所述不銹鋼磨球的尺寸包括ф10mm、ф8mm及ф3mm，所述ф10mm、ф8mm及ф3mm不銹鋼磨球的質(zhì)量比為3:1:6，所述球磨的制度為：轉(zhuǎn)速400r/min~500r/min，球磨時(shí)間12h~24h，每球磨30min暫停5min。

19、本發(fā)明通過(guò)控制不銹鋼磨球的尺寸和配比以及限定球磨的轉(zhuǎn)速和時(shí)間，對(duì)多組元合金球形粉末與炭黑進(jìn)行強(qiáng)烈的撞擊、研磨及攪拌，以降低多組元合金球形粉末的粒度并提高兩者混合的均勻性。

20、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟三中所述噴霧造粒的溫度為120℃~150℃，所述第一粉末的粒度為15μm~30μm。

21、本發(fā)明通過(guò)限定噴霧造粒的溫度能夠獲得表面活性大、顆粒均勻的第一粉末。

22、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟四中所述二氧化鋯磨球的尺寸包括ф10mm和ф5mm，所述ф10mm和ф5mm二氧化鋯磨球的質(zhì)量比為1:4，所述球磨的制度為：轉(zhuǎn)速350r/min~450r/min，球磨時(shí)間12h~24h，每球磨30min暫停5min。

23、本發(fā)明限定二氧化鋯磨球的尺寸和質(zhì)量比是由于ф10mm二氧化鋯磨球較大且較重，若含量過(guò)高對(duì)粉末進(jìn)行碾壓過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致粉末出現(xiàn)碎片狀；而ф5mm二氧化鋯磨球大小適中，所具有的能量適中，對(duì)顆粒的碰撞沖擊作用較強(qiáng)，因此更容易使粉末發(fā)生形變而形成完整的片狀；通過(guò)控制球磨的轉(zhuǎn)速與時(shí)間，在轉(zhuǎn)速為350r/min~450r/min的球磨過(guò)程中，隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，球形顆粒逐漸片狀化、表面積增加、空間電荷極化增強(qiáng)，使得多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料粉末的介電常數(shù)提高。

24、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟五中所述二氧化鋯磨球的尺寸包括ф10mm和ф5mm，所述ф10mm和ф5mm二氧化鋯磨球的質(zhì)量比為1:4，所述球磨的制度為：轉(zhuǎn)速300r/min~400r/min，干磨時(shí)間1h~2h。

25、本發(fā)明采用干磨工藝能夠使第二粉末的片狀結(jié)構(gòu)快速破碎。

26、上述的一種多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟六中所述二氧化鋯磨球的尺寸包括ф3mm和ф1.5mm，所述ф3mm和ф1.5mm二氧化鋯磨球的質(zhì)量比為1:4，所述球磨的制度為：轉(zhuǎn)速400r/min~500r/min，球磨時(shí)間12h~24h，每球磨30min暫停5min。

27、本發(fā)明通過(guò)采用直徑較小的二氧化鋯磨球以及限定磨球的質(zhì)量比，能夠使第三粉末片狀化并進(jìn)一步變薄，因?yàn)槟デ蛑睆皆叫?，磨球之間的空隙越小，越容易作用到較小顆粒，有利于得到厚度更薄的片狀粉體。

28、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

29、1、本發(fā)明通過(guò)將以磁損耗為主的多組元合金和以導(dǎo)電損耗為主的碳材料進(jìn)行復(fù)合，得到多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料，既能克服多組元合金單一使用時(shí)反射損耗低與吸收頻段窄的問(wèn)題，又能克服炭黑作為吸波劑具有抗氧化性差、單一使用下有效吸收頻段窄的問(wèn)題，兩者結(jié)合有利于提高材料的阻抗匹配，最終提高材料的最大反射損耗并拓寬材料的有效吸波頻段，能夠獲得強(qiáng)反射損耗、寬吸收頻段、較低密度的多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料，且可大批量制備的低成本復(fù)合吸波材料。

30、2、本發(fā)明通過(guò)采用真空氣霧化合金鑄錠的方法，能夠批量制備合金化程度較高的多組元合金球形粉末，降低成本，提高生產(chǎn)效率；通過(guò)將以電磁損耗為主的多組元合金和以電阻損耗為主的碳材料進(jìn)行復(fù)合，通過(guò)兩種損耗機(jī)制協(xié)同作用提高吸波材料阻抗匹配，最終提高材料反射損耗并拓寬有效吸波頻段；然后通過(guò)采用球磨混合+噴霧造粒+二次片狀化處理的制備工藝，利于獲得混合均勻且厚度較薄的片狀化復(fù)合吸波材料。此外，本發(fā)明的多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料的微觀組織上的各向異性可突破snoke（斯諾克）極限，達(dá)到更高的磁導(dǎo)率，進(jìn)而提高材料的吸波性能。

31、3、本發(fā)明制備的多組元合金/炭黑復(fù)合吸波材料包括多組元合金與均勻分布的炭黑，該復(fù)合吸波材料具有十分優(yōu)異的綜合性能，其最大反射損耗達(dá)-53.0db，厚度為1.6?mm時(shí)的有效吸波頻段（rl<-10db的頻段范圍）最寬，達(dá)8.6ghz。

32、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。