易面型R2Fe14B化合物/α-Fe雙相納米晶高頻軟磁材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于軟磁材料領(lǐng)域，具體涉及一種易面型R2Fe14B化合物/α-Fe雙相納米晶高頻軟磁材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
近年來，電磁器件被廣泛應(yīng)用于軍事民用設(shè)備(雷達(dá)、無線電通訊技術(shù)、局域網(wǎng)系統(tǒng)、個(gè)人電子記事簿等)。目前，其應(yīng)用頻率已經(jīng)到達(dá)了GHz，隨著高頻電磁器件的應(yīng)用日益廣泛，電磁干擾作為一種新的特殊的環(huán)境污染已經(jīng)受到了越來越多的關(guān)注，因此，研發(fā)GHz頻段具有高的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的電磁波吸收材料已成為當(dāng)務(wù)之急。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)200910208706.6公開了一種具有平面各向異性的ThMn12型高頻軟磁材料(以下簡(jiǎn)稱專利1)；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)200910209959.5公開了一種2:17相Nd2(CoFe)17金屬間化合物粉末的高頻軟磁材料(以下簡(jiǎn)稱專利2)；專利200710049468.X公開了稀土氧化物或氮化物/α-Fe為主的用于電磁波屏蔽的復(fù)合材料。另外，“ElectromagneticandAbsorptionPropertiesofCarbonylIron/RubberRadarAbsorbingMaterials”(IEEEtransactionsonmagnetics42(3)363，2006)公開了羰基鐵材料的微波吸收性能(以下簡(jiǎn)稱文獻(xiàn)1)；“ComplexPermeabilityandPermittivitySpectraofPolycrystallineNi-ZnFerriteSampleswithDifferentMicrostructures.”(JournalsofAlloysandCompounds481841，2009)公布了鎳鋅鐵氧體材料的高頻電磁性能。對(duì)于用于電磁波屏蔽的復(fù)合材料，高的磁導(dǎo)率和高的共振頻率是樣品在高頻段具有優(yōu)異微波吸收性能的必要條件，高的共振頻率才能使樣品在高頻段依然有高的磁導(dǎo)率值，而高的磁導(dǎo)率值才能使材料滿足阻抗匹配的條件，好的阻抗匹配是樣品具有優(yōu)異的微波吸收性能的前提?，F(xiàn)有技術(shù)的材料中，存在的一個(gè)共同不足是無法同時(shí)提高樣品的磁導(dǎo)率和共振頻率。易面型稀土-3d金屬化合物具有高的共振頻率，但是由于較低的飽和磁化強(qiáng)度，磁導(dǎo)率初始值較低。3d金屬具有高的飽和磁化強(qiáng)度，磁導(dǎo)率初始值較高，但是由于較低的磁晶各向異性場(chǎng)，共振頻率較低。例如專利1中提到的材料，由于易面各向異性的影響，材料具有高的共振頻率7GHz，但是磁導(dǎo)率初始值僅為2.0左右；專利2中提到的材料，復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值為3.7，而共振頻率僅為1.5GHz；文獻(xiàn)1中的材料共振頻率為5GHz，而復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值僅為2.5。雙相納米晶材料自問世以來，得到廣泛的研究，但在現(xiàn)已公開的技術(shù)領(lǐng)域中這類材料均屬于硬磁材料，稀土-3d金屬合金的易磁化軸與C軸方向平行，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)200510087114.5公開了一種‘稀土鐵系雙相納米晶復(fù)合永磁材料的制備方法’。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有材料的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種既具有高的共振頻率而且具有高的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值的易面型R2Fe14B化合物/α-Fe雙相納米晶高頻軟磁材料及其制備方法。該雙相納米晶復(fù)合高頻軟磁材料是一類新型的稀土軟磁材料，其特點(diǎn)是將高飽和磁化強(qiáng)度的α-Fe和具有高的共振頻率的易面型R2Fe14B化合物在納米尺寸下交換耦合成具有高的飽和磁化強(qiáng)度，高的磁導(dǎo)率初始值和高的共振頻率的雙相復(fù)合高頻軟磁材料。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種雙相納米晶高頻軟磁材料，該軟磁材料是由納米尺寸的R2Fe14B化合物和α-Fe復(fù)合構(gòu)成；所述R2Fe14B化合物中R是Sm或La；該軟磁材料的成分按體積比為：R2Fe14B為5％-95％，其余為α-Fe。該軟磁材料的成分按體積比為：R2Fe14B為5％-50％，其余為α-Fe。所述R2Fe14B化合物的易磁化方向與C軸垂直。一種雙相納米晶高頻軟磁材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：a)按合金配比稱取稀土元素R和純的Fe、B，將稀土元素R和純的Fe、B在惰性氣體保護(hù)下熔煉成雙相母合金，其中R2Fe14B按體積比為5％-95％，其余為α-Fe；b)采用熔體快淬法制得非晶態(tài)、納米晶態(tài)或者非晶和納米晶混合態(tài)的淬態(tài)合金；c)將制得的快淬合金在偶聯(lián)劑、抗氧化劑以及球磨介質(zhì)保護(hù)下粉碎成粒徑小于5微米的合金粉末；d)將粉碎后的雙相納米晶合金粉末與未固化的粘結(jié)材料混合均勻后放入非磁性材料制作的模具內(nèi)，并置于磁場(chǎng)中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直到粘結(jié)材料固化，再壓制成型，最后取出測(cè)試。步驟b中，熔體快淬的線速度為5-50米/秒。步驟c中，偶聯(lián)劑為合金質(zhì)量的1％-5％，抗氧化劑為合金質(zhì)量的5‰-10‰。步驟d中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.1-3特斯拉，旋轉(zhuǎn)速度為5-50轉(zhuǎn)/分鐘。步驟d中，雙相納米晶合金粉末與未固化的粘結(jié)材料體積比為1：9-9：1，所述的粘結(jié)材料為環(huán)氧樹脂，石臘，甲基硅橡膠，聚偏氟乙烯中的一種。本發(fā)明的有益效果在于：經(jīng)相關(guān)的試驗(yàn)研究表明，本發(fā)明的易面型R2Fe14B化合物-α-Fe雙相納米晶高頻軟磁材料具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的高頻電磁性能，其磁導(dǎo)率初始值可以達(dá)到2.1，共振頻率達(dá)到了4.0GHz，在保證高的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值的前提下具有更高的共振頻率，是一種良好的高頻軟磁材料。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)例1材料的透射電鏡照片。圖2為本發(fā)明實(shí)例1材料取向前后XRD衍射譜圖。圖3為本發(fā)明實(shí)例1的材料用石蠟為粘結(jié)劑制備的雙相納米晶高頻軟磁材料取向前后復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率隨頻率的變化。圖4為本發(fā)明實(shí)例2的材料用石蠟為粘結(jié)劑制備的雙相納米晶高頻軟磁材料取向后復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率隨頻率的變化。圖5為本發(fā)明實(shí)例3的材料用石蠟為粘結(jié)劑制備的雙相納米晶高頻軟磁材料取向后復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率隨頻率的變化。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明的雙相納米晶高頻軟磁材料是由納米尺寸的易面型R2Fe14B化合物和α-Fe復(fù)合構(gòu)成，該軟磁材料成分按體積比，R2Fe14B為5％-95％，其余為α-Fe，其中，R為Sm或La，且易磁化方向與C軸垂直。本發(fā)明的雙相納米晶高頻軟磁材料的制備方法，包括以下步驟：a)按合金配比稱取稀土元素R和純的Fe、B，將稀土元素R和純的Fe、B在惰性氣體保護(hù)下熔煉成母合金，其中R2Fe14B按體積比為5％-95％，其余為α-Fe；b)采用熔體快淬法制得非晶態(tài)、納米晶態(tài)或者非晶和納米晶混合態(tài)的淬態(tài)合金，熔體快淬的線速度為5-50米/秒；c)將制得的快淬合金在偶聯(lián)劑、抗氧化劑以及球磨介質(zhì)保護(hù)下粉碎成粒徑小于5微米的合金粉末，其中，偶聯(lián)劑為合金質(zhì)量的1％-5％，抗氧化劑為合金質(zhì)量的5‰-10‰；d)將粉碎后的雙相納米晶合金粉末與未固化的粘結(jié)材料混合均勻后放入非磁性材料制作的模具內(nèi)，置于0.1-3特斯拉的磁場(chǎng)中，以5-50轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直到粘結(jié)材料固化，再在1Mpa壓力下壓制成型，最后取出測(cè)試，其中，雙相納米晶合金粉末與未固化的粘結(jié)材料體積比為1：9-9：1，所述的粘結(jié)材料為環(huán)氧樹脂，石臘，甲基硅橡膠，聚偏氟乙烯中的一種。實(shí)施例1實(shí)施例1的雙相納米晶高頻軟磁材料是由納米尺寸的易面型R2Fe14B化合物和α-Fe復(fù)合構(gòu)成，該軟磁材料成分R2Fe14B：α-Fe為50：50(體積比)。實(shí)施例1的雙相納米晶高頻軟磁材料的制備方法，包括以下步驟：a)稱取13.0836gSm，37.0727gFe，以及2.2732gB，Sm2Fe14B與α-Fe的體積比為50：50，在氬氣保護(hù)下熔煉成雙相母合金；b)采用熔體快淬法制得非晶態(tài)、納米晶態(tài)或者非晶和納米晶混合態(tài)的淬態(tài)合金，快淬線速度為20米/秒；c)將制得的快淬合金在正己烷保護(hù)下用瑪瑙研缽研磨成大約50-60微米的顆粒；然后將顆粒用行星式球磨機(jī)加入100ml異丙醇，0.2ml酞酸酯偶聯(lián)劑和0.2ml的抗氧化劑濕磨，其中，偶聯(lián)劑為合金質(zhì)量的1％，抗氧化劑為合金質(zhì)量的10‰，球料比為20∶1，球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘，采用正反轉(zhuǎn)交替球磨的方式，間隔球磨時(shí)間為1小時(shí)，球磨總時(shí)間設(shè)定為16小時(shí)；d)最后將樣品烘干，得到Sm2Fe14B/α-Fe雙相納米晶合金粉末，其TEM圖片如圖1所示；e)將雙相納米晶合金粉末與正己烷稀釋了的石蠟以體積比為1：1混合均勻:烘干后將其置入非磁性材料制備的模具(內(nèi)徑為3.04mm，外徑為7.00mm)內(nèi)，將模具置于烘箱中90℃保溫15分鐘，使石蠟融化，然后將模具放入磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)取向，取向磁場(chǎng)大小為1.2特斯拉，旋轉(zhuǎn)速度約為20轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)20分鐘使樣品完全固化，再在1Mpa壓力下壓制成型，最后取出測(cè)試。其X射線衍射譜圖見圖2，高頻磁性能見圖3。由圖1可知，本實(shí)施例1所得這種材料是存在兩種不同的晶粒結(jié)構(gòu)，其中深色晶粒相為α-Fe相，晶粒尺寸約為10nm，淺色晶粒為Sm2Fe14B相。由圖2可知，本實(shí)例1所得到的材料存在兩種相結(jié)構(gòu)，一種是純的Sm2Fe14B相，另一種是純的α-Fe相，經(jīng)過多次取向，出現(xiàn)了很明顯的Sm2Fe14B(004)，(006)，(008)衍射峰增強(qiáng)現(xiàn)象，別的衍射峰基本消失，而α-Fe的衍射峰基本未發(fā)生變化?？芍緦?shí)施例1所得材料在常溫下具有平面各向異性的特點(diǎn)。由圖3可知，材料與石蠟復(fù)合后，磁導(dǎo)率初始值可以達(dá)到3.4，共振頻率達(dá)到了5.8GHz，在保證高的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值的前提下具有更高的共振頻率，是一種良好的高頻軟磁材料。對(duì)比例1將實(shí)施例1步驟d中制備的雙相納米晶合金粉末與正己烷稀釋了的石蠟以體積比為50∶50混合均勻，烘干后將其放入模具(內(nèi)徑為3.04mm，外徑為7.00mm)內(nèi)，在1Mpa壓力下壓制成型，然后取出測(cè)試?？梢园l(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)取向近一步提高了樣品的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率值，使得樣品在高的共振頻率下具有更高的磁導(dǎo)率值。實(shí)施例2實(shí)施例2的雙相納米晶高頻軟磁材料是由納米尺寸的易面型R2Fe14B化合物和α-Fe復(fù)合構(gòu)成，該軟磁材料成分R2Fe14B：α-Fe為5：95(體積比)。實(shí)施例2的雙相納米晶高頻軟磁材料的制備方法，包括以下步驟：a)稱取6.516gLa，43.23gFe，以及0.2535gB，La2Fe14B與α-Fe的體積比為5：95，在氬氣保護(hù)下熔煉成雙相母合金；b)采用熔體快淬法制得非晶態(tài)、納米晶態(tài)或者非晶和納米晶混合態(tài)的淬態(tài)合金，快淬線速度為50米/秒；c)將制得的快淬合金在正己烷保護(hù)下用瑪瑙研缽研磨成大約50-60微米的顆粒；然后將顆粒用行星式球磨機(jī)加入100ml異丙醇，0.2ml酞酸酯偶聯(lián)劑和0.1ml的抗氧化劑濕磨，其中，偶聯(lián)劑為合金質(zhì)量的1％，抗氧化劑為合金質(zhì)量的5‰，球料比為20∶1，球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘，采用正反轉(zhuǎn)交替球磨的方式，間隔球磨時(shí)間為1小時(shí)，球磨總時(shí)間設(shè)定為16小時(shí)；d)最后將樣品烘干，得到La2Fe14B/α-Fe雙相納米晶合金粉末；e)將雙相納米晶合金粉末與正己烷稀釋了的石蠟以體積比為1：9混合均勻:烘干后將其置入非磁性材料制備的模具(內(nèi)徑為3.04mm，外徑為7.00mm)內(nèi)，將模具置于烘箱中90℃保溫15分鐘，使石蠟融化，然后將模具放入磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)取向，取向磁場(chǎng)大小為0.1特斯拉，旋轉(zhuǎn)速度約為5轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)20分鐘使樣品完全固化，再在1Mpa壓力下壓制成型，最后取出測(cè)試。高頻磁性能見圖4。由圖4可知，材料與石蠟復(fù)合后，磁導(dǎo)率初始值可以達(dá)到2.2，共振頻率達(dá)到了4.0GHz，在保證高的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值的前提下具有更高的共振頻率，是一種良好的高頻軟磁材料。實(shí)施例3實(shí)施例3的雙相納米晶高頻軟磁材料是由納米尺寸的易面型R2Fe14B化合物和α-Fe復(fù)合構(gòu)成，該軟磁材料成分R2Fe14B：α-Fe為50：50(體積比)。實(shí)施例2的雙相納米晶高頻軟磁材料的制備方法，包括以下步驟：a)稱取12.33gLa，37.19gFe，以及0.48gB，La2Fe14B與α-Fe的體積比為50：50，在氬氣保護(hù)下熔煉成雙相母合金；b)采用熔體快淬法制得非晶態(tài)、納米晶態(tài)或者非晶和納米晶混合態(tài)的淬態(tài)合金，快淬線速度為5米/秒；c)將制得的快淬合金在正己烷保護(hù)下用瑪瑙研缽研磨成大約50-60微米的顆粒；然后將顆粒用行星式球磨機(jī)加入100ml異丙醇，0.2ml酞酸酯偶聯(lián)劑和0.1ml的抗氧化劑濕磨，其中，偶聯(lián)劑為合金質(zhì)量的1％，抗氧化劑為合金質(zhì)量的5‰，球料比為20∶1，球磨速度為400轉(zhuǎn)/分鐘，采用正反轉(zhuǎn)交替球磨的方式，間隔球磨時(shí)間為1小時(shí)，球磨總時(shí)間設(shè)定為16小時(shí)；d)最后將樣品烘干，得到La2Fe14B/α-Fe雙相納米晶合金粉末；e)將雙相納米晶合金粉末與正己烷稀釋了的石蠟以體積比為9：1混合均勻:烘干后將其置入非磁性材料制備的模具(內(nèi)徑為3.04mm，外徑為7.00mm)內(nèi)，將模具置于烘箱中90℃保溫15分鐘，使石蠟融化，然后將模具放入磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)取向，取向磁場(chǎng)大小為3.0特斯拉，旋轉(zhuǎn)速度約為50轉(zhuǎn)/分鐘，持續(xù)20分鐘使樣品完全固化，再在1Mpa壓力下壓制成型，最后取出測(cè)試。高頻磁性能見圖5。由圖5可知，材料與石蠟復(fù)合后，磁導(dǎo)率初始值可以達(dá)到2.1，共振頻率達(dá)到了5.1GHz，在保證高的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率初始值的前提下具有更高的共振頻率，是一種良好的高頻軟磁材料。