一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑及其制備方法與應用

本發明涉及吸波材料，尤其涉及一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、隨著5g智能時代的發展，以千兆赫茲電磁波為載體的通信技術為工業自動化和智能通信領域帶來了超高的信息傳輸效率，推動了相關智能設備的快速發展，給人們的生產生活帶來了極大的便利。然而，超高信息傳輸伴隨的電磁輻射同樣對相關設備與儀器造成電磁干擾，這引發了人們對相關電磁功能復合材料的迫切需求。與此同時，隨著5g智能器件在工業設備、通信基站和海洋軍事領域的廣泛應用，常規電磁波吸收材料在海洋、酸雨或者堿性等苛刻應用環境中會形成不可逆的化學腐蝕，進而惡化其電磁功能。例如，在海洋環境中，軍艦和潛艇表面的金屬腐蝕引起的涂層脫落通常會使電磁吸波性能失效。基于此，開發兼具電磁吸收和耐腐蝕特性的雙功能電磁波功能材料具有現實需求。

2、隨著高新技術的飛速發展，除了吸波能力外，對吸波材料的耐腐蝕性能和高溫組織穩定性也提出了很高的要求。高熵合金具有優異的性能，其具有作為吸波材料的發展潛力。但是截止目前，對高熵合金吸波材料的研究仍然較少，其中已報道的fenico系高熵合金的吸波性能較好，在摻雜一定含量的al元素后(fenicoal0.2)可實現-60.9db的反射損耗值(公開號cn113862545a的發明專利)，然而厚度達到了2.0mm，嚴重制約其工業化應用。同時，fe、ni、co等磁性材料又存在密度較大、吸波頻帶寬度較窄等缺陷。此外，目前高熵粉體吸波材料的制備主要采用高能球磨進行機械合金化的方法，該方法制備周期長、純度不高、性能不穩定、原材料成本較高，不利于工業化大規模生產。另外，上述高熵合金為高頻微波吸收材料，其并不能作為低頻微波吸收材料(1mhz-3ghz稱為低頻，3-18ghz即為高頻)。一般將高頻吸波材料厚度調整到相對較厚，才能使材料的吸收波段控制在低頻，但列舉的材料即使增加厚度在低頻波段仍不具有有效吸收(反射損耗小于10db)。

3、另外，電磁波功能材料是否能夠復雜、苛刻環境下具有耐腐蝕特性仍然未知，或并未有所探究。但基于電磁波功能材料在工業設備、通信基站和海洋軍事領域的廣泛應用，電磁波材料的耐腐蝕特性也具有迫切的現實需求，如能同時實現電磁吸收和耐腐蝕特性的雙功能，則將對電磁波材料應用領域擴大有較大的推進效果。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提供了一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑及其制備方法與應用，以解決現有高熵合金吸波材料存在的工作厚度大、密度大、吸波頻帶寬度較窄等缺陷；以及制備方法存在的制備周期長、純度低、性能不穩定、原材料成本高的問題。

2、為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑，所述耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的分子式為feacobnicmndcuelaf，其中0.5≤a≤1，0.5≤b≤1，0.5≤c≤1，0＜d≤1，0＜e≤0.5，0＜f≤0.1，且a≥b≥c＞d≥e＞f。

4、優選的，所述耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的分子式為fe1co1ni1mn0.9cu0.1la0.02。

5、本發明的另一目的是提供一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，包括如下步驟：

6、將fe粉、co粉、ni粉、mn粉、cu粉、la粉與球磨控制劑混合，進行球磨，得到耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑。

7、優選的，所述球磨的時間為10～90h，球磨的轉速為300～500rpm，所述球磨中的球料比為10～20：1。

8、優選的，所述球磨采用正反向交替進行，每個正反向球磨周期為40～80min。

9、優選的，所述fe粉、co粉、ni粉、mn粉、cu粉、la粉的總質量與球磨控制劑的體積比為10g：20～40ml。

10、優選的，所述球磨控制劑包括乙醇、水和硬脂酸中的一種或幾種。

11、優選的，所述fe粉、co粉、ni粉、mn粉、cu粉、la粉的粒徑獨立的≤50μm。

12、本發明的再一目的是提供一種所述制備方法制備得到的耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑在吸波涂層中的應用。

13、優選的，包括如下步驟：

14、將耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑置于基體表面，加熱恒溫處理，然后進行激光熔覆，得到吸波涂層。

15、本發明的耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑中通過添加鐵磁性元素fe、ni和co，促進了高熵合金吸波材料吸收電磁波，從而具有較好的電磁波吸收能力；通過添加稀土元素la，提高了吸波材料的耐腐蝕性能，同時可實現更寬的吸波頻帶和更好的吸波性能，同時與未摻雜稀土元素的高熵合金吸波材料相比，還具有更小的密度，展現出良好的應用背景，擴大了高熵合金吸波材料的應用范圍；通過添加金屬元素mn和cu，提高了合金的組分均勻性，優化了介電損耗同時改善了阻抗匹配，有利于提高材料的吸波性能；同時，本發明的高熵合金吸波材料采用了價格低廉的mn，有效降低了高熵合金吸波材料的成本。

16、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

17、1、本發明通過機械合金化工藝制備出一類兼具低頻電磁吸收與耐腐蝕特性高熵合金吸波材料，即耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑。其內部為片狀顆粒結構，能夠有效阻止多種腐蝕介質在目標基體表面的滲透與傳遞，具有優異的耐腐蝕性能。

18、2、本發明合金化球磨工藝簡單，條件容易控制，降低了制備能耗，有利于實現高熵合金吸波材料的批量生產，兼具多種功能，有望在航空或海洋軍事領域中進一步拓展應用。

技術特征：

1.一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑，其特征在于，所述耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的分子式為feacobnicmndcuelaf，其中0.5≤a≤1，0.5≤b≤1，0.5≤c≤1，0＜d≤1，0＜e≤0.5，0＜f≤0.1，且a≥b≥c＞d≥e＞f。

2.根據權利要求1所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑，其特征在于，所述耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的分子式為fe1co1ni1mn0.9cu0.1la0.02。

3.權利要求1～2任一項所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

4.根據權利要求3所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，其特征在于，所述球磨的時間為10～90h，球磨的轉速為300～500rpm，所述球磨中的球料比為10～20：1。

5.根據權利要求4所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，其特征在于，所述球磨采用正反向交替進行，每個正反向球磨周期為40～80min。

6.根據權利要求3～5任一項所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，其特征在于，所述fe粉、co粉、ni粉、mn粉、cu粉、la粉的總質量與球磨控制劑的體積比為10g：20～40ml。

7.根據權利要求6所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，其特征在于，所述球磨控制劑包括乙醇、水和硬脂酸中的一種或幾種。

8.根據權利要求7所述的一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的制備方法，其特征在于，所述fe粉、co粉、ni粉、mn粉、cu粉、la粉的粒徑獨立的≤50μm。

9.權利要求3～8任一項所述制備方法制備得到的耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑在吸波涂層中的應用。

10.根據權利要求9所述的耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑在吸波涂層中的應用，其特征在于，包括如下步驟：

技術總結
本發明屬于吸波材料技術領域，具體公開了一種耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑及其制備方法與應用。本發明所述耐腐蝕稀土高熵合金低頻微波吸收劑的分子式為Fe<subgt;a</subgt;Co<subgt;b</subgt;Ni<subgt;c</subgt;Mn<subgt;d</subgt;Cu<subgt;e</subgt;La<subgt;f</subgt;，其中0.5≤a≤1，0.5≤b≤1，0.5≤c≤1，0＜d≤1，0＜e≤0.5，0＜f≤0.1，且a≥b≥c＞d≥e＞f。所述微波吸收劑通過對應的合金粉與球磨控制劑混合，進行球磨，便能制備得到，具有工藝簡單，條件易控制，能耗低的優勢；另外，其內部為片狀顆粒結構，能夠有效阻止多種腐蝕介質在目標基體表面的滲透與傳遞，具有優異的耐腐蝕性能，同時兼具優異的吸波性能。

技術研發人員：李雍,黎沛雨,韓沛,盧春曉
受保護的技術使用者：內蒙古科技大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21