空心微珠/2024Al复合材料制备及电磁屏蔽性能研究

论文摘要

科学研究证实,电磁辐射所造成的电磁干扰不仅影响电气电子设备的正常运行,而且严重影响人类的身体健康和安全,现已成为继水、气和噪声以外的第四大污染源。从材料角度讲,电磁屏蔽材料在日常生活中显得尤为重要,与此同时,人们对材料要求越来越高,不仅满足轻质结构件要求,同时具有电磁屏蔽的功能材料特点。但目前的电磁屏蔽材料都不能满足人们的要求,存在诸多缺点：如涂层材料易脱落；纤维材料在受力不均匀情况下易变形；高分子材料缺乏足够的强度。所以,研究新型的功能、结构一体化材料,使其具有良好的强度性质,而且对电磁波具有屏蔽效能的功能材料特点,具有重要的意义及良好的应用前景。本文主要研究空心微珠/2024Al复合材料制备过程中,增强相空心微珠含量增加对材料组织性能的影响,及在挤压和墩粗塑性变形过程中,复合材料的密度、硬度和强度等性质与材料微观形貌的关系；并对复合材料的磁导率及电磁屏蔽性能进行了测试,分析了其对电磁波屏蔽的机理。得出如下结论：（1）用粉末冶金法成功制备了空心微珠/2024Al复合材料,在最佳工艺参数580℃,保温1小时,得到增强体颗粒分布均匀的复合材料。（2）30vol.%空心微珠/2024Al复合材料经墩粗后屈服强度为298MPa,抗拉强度为338MPa,硬度为57HRB,挤压态屈服强度为305MPa,抗拉强度达到405MPa,硬度为60HRB,相对墩粗态的屈服强度、抗拉强度分别提高了2.4%,19.8%,而硬度提高了5.3%。复合材料的断裂机制以界面脱粘为主,并随空心微珠含量增加由塑性断裂向脆性断裂转变。（3）空心微珠/2024Al随体积分数的增加,磁导率微弱地递增。20vol.%空心微珠/2024Al复合材料在30MHz～1.5GHz频段内的电磁屏蔽效能90-120dB,具有良好的应用前景。（4）空心微珠/2024Al复合材料的电磁屏蔽机理主要由于空心微珠的中空结构产生众多界面,及空心微珠与基体间的界面对电磁波的反射衰减作用。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外电磁屏蔽材料研究现状
• 1.2.1 国内电磁屏蔽材料研究现状
• 1.2.2 国外电磁屏蔽材料研究现状
• 1.3 颗粒增强铝基复合材料制备工艺研究现状
• 1.3.1 粉末冶金法（powder Metallurgy）
• 1.3.2 搅拌铸造法（Stirring Casting）
• 1.3.3 挤压铸造法（Squeeze Casting）
• 1.3.4 压力浸渗法
• 1.4 颗粒增强铝基复合材料二次加工成形方法
• 1.4.1 热挤压
• 1.4.2 锻造
• 1.4.3 轧制
• 1.5 电磁屏蔽基本原理简介
• 1.5.1 电场屏蔽
• 1.5.2 磁场屏蔽
• 1.5.3 电磁屏蔽
• 1.6 材料的屏蔽效能
• 1.7 本论文研究目的与主要内容
• 第2章 试验方案
• 2.1 试验材料
• 2.2 空心微珠/2024Al复合材料制备过程
• 2.2.1 不同体积分数复合材料制备流程
• 2.2.2 混料
• 2.2.3 冷压
• 2.2.4 热压
• 2.2.5 热挤压工艺
• 2.2.6 墩粗工艺
• 2.2.7 热处理工艺
• 2.3 复合材料的组织观察和性能测试方法
• 2.3.1 微观组织观察
• 2.3.2 密度测试
• 2.3.3 硬度测试
• 2.3.4 拉伸性能测试
• 2.4 空心微珠/2024Al复合材料的电磁性能测试
• 2.4.1 复合材料的磁导率
• 2.4.2 复合材料的电磁屏蔽效能
• 第3章 空心微珠/2024Al复合材料制备
• 3.1 制备过程中复合材料的组织性能
• 3.1.1 混料的影响因素
• 3.1.2 冷压的影响因素
• 3.1.3 复合材料热压态的微观组织
• 3.2 塑性变形对复合材料微观组织的影响
• 3.2.1 热挤压对复合材料微观组织的影响
• 3.2.2 墩粗对复合材料微观组织的影响
• 3.3 塑性变形对复合材料密度的影响
• 3.4 塑性变形对复合材料硬度的影响
• 3.5 塑性变形对复合材料力学性能的影响
• 3.5.1 复合材料塑性变形后的力学性能
• 3.5.2 复合材料的断裂机制
• 3.6 热处理对复合材料组织性能的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 空心微珠/2024Al复合材料电磁屏蔽效能
• 4.1 复合材料的磁导率
• 4.2 复合材料的电磁屏蔽效能
• 4.3 复合材料的电磁屏蔽效能机理
• 4.3.1 材料与电磁波的相互作用
• 4.3.2 材料屏蔽效能的计算
• 4.3.3 空心微珠/2024Al复合材料的电磁屏蔽机理
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢