非晶合金层状屏蔽材料的设计及其制备课件

非晶合金层状屏蔽材料的设计与制备2010-09-02大学生创新性实验计划项目申请答辩申请人：高志明，牛春兴，张璠指导老师：李金山教授，寇宏超副教授非晶合金层状屏蔽材料的设计与制备2010-09-02大学生创主要内容研究背景国内外研究现状研究内容与方案关键技术与创新成果形式团队与经费预算研究基础主要内容研究背景研究背景电磁辐射的危害电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能；电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸，造成武器装备失灵，带来巨大的经济损失和人员的伤亡.电磁泄漏由于电磁辐射而导致的信息泄漏电子干扰飞机电磁波辐射严重损害人体健康，长期的电磁辐射会伤害人的视觉，心血管等，还可能导致癌症电磁环境污染电磁辐射给人类社会的安全带来了严重隐患，危机国家政治、经济、军事等方面的秩序和安全。研究背景电磁辐射的危害电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能电磁屏蔽材料是实现电磁屏蔽技术的物质基础，研究和开发新型电磁屏蔽材料日益受到关注。电磁波屏蔽技术是利用电磁屏蔽材料对信息设备及其所处环境进行防护的技术，在防护电磁信息泄密方面发挥重要作用。据报道，某新型通讯检测车到实验室做抗干扰能力测试，厂家在研制过程中下了不少工夫，对测试信心十足。没想到，实验室开出的测试报告是：不合格。问题出在一个细节上：车上装配的某型笔记本键盘的电磁屏蔽性能不合格，引发整机在干扰状态下无法正常工作。近两年，一大批新型国产车辆装备陆续列装部队。实验室和天津军事交通学院汽车工程系合作，开展复杂电磁环境下车辆装备性能变化、损伤规律与对策研究。研究结果出人意料：在战时的复杂电磁环境下，一些车辆装备的电子控制单元因抗干扰能力弱，出现打不着火、雨刮器失灵等多种故障。他们据此建议，在关键部位加装电磁屏蔽、过滤装置，引起有关部门的重视。电磁屏蔽材料的研究日益受到关注电磁屏蔽材料是实现电磁屏蔽技术的物质基础，研究和开发新型电磁屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。电磁屏蔽原理控制内部辐区域的电磁场，不使其越出某一区域防止外来的辐射进入某一区域目的屏蔽效能屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一国内外研究现状频率范围10KHz~500KHz1MHz~500MHz500MHz~40GHz屏蔽类型磁屏蔽电屏蔽电磁屏蔽利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成外来电磁波的抵消作用达到屏蔽的效果。高磁导率，使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽空间。材料要求宽频（高频+低频），往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。铜，铝，铜合金，铜银合金，箔片，丝网，导电塑料，导电涂料等。纯铁，铁硅合金，坡莫合金，铁铝合金，铁系非晶，钴系非晶等。国内外研究现状频率范围10KHz~500KHz1MHz~5传统电磁屏蔽材料第一条“防电磁干扰屏蔽铜片”能够有效地过滤和隔离显卡供电模块所产生的电磁辐射干扰，从而让高频、集成度越来越高的GPU和显存稳定、高速地处理3D图形数据；第二条“防电磁干扰屏蔽铜片”,能够屏蔽各种电子元件在高频产生的电子噪音和电磁干扰，加强输出端信号的纯净度，确保用户体验到无以伦比的DX10图像效果。防电磁干扰屏蔽铜片表面导电膜屏蔽材料导电塑料传统电磁屏蔽材料第一条“防电磁干扰屏蔽铜片”能够有效地过滤和主要是利用磁旁路原理来引导场源所产生的电磁能流使它不进入空间防护区。

1976年第一次报道了用非晶态软磁合金做磁屏蔽材料。俄罗斯中央黑色冶金研究院借助于电解沉积的方法，将非晶软磁合金沉积在坡莫合金和钢板上，形成厚度一般是10～20μm,拥有较高的电磁场衰变能力(H分量不小于60dB,E分量不小于90dB)的Ni2P非晶镀层，在10kHz～30MHz范围内的屏蔽效果尤为良好。传统电磁屏蔽材料非晶合金涂层只能屏蔽狭窄频率范围内的电磁波，应用范围有限主要是利用磁旁路原理来引导场源所产生的电磁能流使它不进入空结构设计材料创新制备技术创新屏蔽效能轻质、高性能、结构功能一体化

高的比强度良好的耐磨/蚀性独特的物理性质可精确近终成形非晶合金与电磁屏蔽材料Fe-Co基软磁性非晶合金有望成为一种重要的低频电磁屏蔽材料结构设计材料创新制备技术创新屏蔽效能轻质、高性能、高的比强Fe-Co基非晶合金优异的力学性能宽的过冷液相区优良的软磁性能超塑性Fe-Co基非晶合金优异的力学性能宽的过冷液相区优良的软磁性Schematicofmultilayeredcoating100kHz-10MHz屏蔽材料的发展趋势－多层化1#-铜箔+铜箔+非晶带材；2#-铜箔+非晶带材+铜箔Surface&CoatingsTechnology201(2006)3775–37822种结构复合材料电磁屏蔽效能(SE)测试结果50kHz-1500MHzSchematicofmultilayeredcoat王新林等用钴基非晶合金为中国科学院地球物理所制作了较大型屏蔽室(750×750×750m3)，屏蔽室屏蔽因子达到34.4，取得了很好的屏蔽效果，且重量轻、结构简单、降低了屏蔽室造价。非晶合金屏蔽零件的制备Bulkmetallicglassmagnetic-shieldingsheetsforlaptopPCs结构︱功能一体化王新林等用钴基非晶合金为中国科学院地球物理所制作了较大型屏蔽研究内容软磁性Fe-Co-基非晶合金的成分优化及制备(Fe,Co)–Mo/Nd–B–C–P–Si非晶形成能力非晶、纳米晶稳定性软磁性能过冷液相区熔炼钮扣锭→甩带→非晶薄带→成分优选→喷铸/吸铸→板状试样熔炼钮扣锭→甩带→非晶薄带→成分优选→高能球磨→非晶粉末→热压成形非晶板GFA大GFA小研究内容软磁性Fe-Co-基非晶合金的成分优化及制备(Fe,研究内容Fe-Co-基非晶-Cu层状材料的超塑成形/扩散连接工艺优化研究内容Fe-Co-基非晶-Cu层状材料的超塑成形/扩散连接关键技术及创新高性能Fe-Co-基块体非晶合金的制备Fe-Co-基非晶合金-Cu层状材料的超塑成形/扩散连接制备技术

关键技术关键技术及创新高性能Fe-Co-基块体非晶合金的制备关键技术关键技术及创新创新点新材料结构功能一体化新技术关键技术及创新创新点新材料结构功能一体化新技术预期成果CUBMG一种适合宽频应用的Fe-Co基非晶-Cu层状电磁屏蔽材料发表学术论文1-2篇结题总结报告预期成果CUBMG一种适合宽频应用的Fe-Co基非晶-Cu层时间安排研究内容2010.9-2010.11Fe-Co基非晶合金的成分优化2010.12-2011.2Fe-Co基块体非晶合金屏蔽材料的制备2011.3-2011.5层状复合材料的制备工艺探索2011.6-2011.9材料综合性能测试及结构优化2011.9-2011.10撰写总结报告及结题验收2011.11-2012.1论文发表及成果推广进度安排时间安排研究内容2010.9-2010.11Fe-Co基非晶非晶合金/轻合金层状材料过冷液相区半固态成形超塑热挤压成形/扩散连接技术剪切强度2-17MPaJOM,December2009CuBMGCuBMG研究基础非晶合金/轻合金层状材料过冷液相区半固态成形剪切强度2-高真空电弧熔炼及吸铸设备单辊旋淬及喷铸设备超塑成形/扩散连接实验装置高能球磨机纳米粉连续制备及加压固结设备真空管式热处理炉超高温DSC热分析仪X射线衍射仪MTS试验机设备条件高真空电弧熔炼及吸铸设备设备条件理论准备了解屏蔽原理，屏蔽材料的研究现状、应用背景、屏蔽效能等问题了解铁基非晶的制备、成型的理论工艺了解非晶层状复合材料的加工工艺，原理屏蔽理论非晶制备、成型非晶复合工艺探索理论准备了解屏蔽原理，屏蔽材料的研究现状、应用背景、屏蔽效能研究团队及经费预算指导老师：李金山教授，博士生导师寇宏超副教授，长期从事非晶合金材料研究团队成员：

高志明，牛春兴，张璠依托实验室：西北工业大学凝固技术国家重点实验室

材料学院稀有金属材料与加工研究所研究团队及经费预算指导老师：项目具体支出金额材料购买购买Fe、Co、Nd、B、Si、Cu等高纯金属原材料、高纯氩气、石英坩埚等2000元实验加工费用试样的线切割、热压模具的加工1000元性能测试费用XRD、DSC、TEM、磁性能、电磁屏蔽效能、力学性能等测试4000元其它费用发表论文版面费1000元总计8000元经费预算项目具体支出金额材料购买购买Fe、Co、Nd、B、Si、Cu谢谢欢迎指正谢谢非晶合金层状屏蔽材料的设计与制备2010-09-02大学生创新性实验计划项目申请答辩申请人：高志明，牛春兴，张璠指导老师：李金山教授，寇宏超副教授非晶合金层状屏蔽材料的设计与制备2010-09-02大学生创主要内容研究背景国内外研究现状研究内容与方案关键技术与创新成果形式团队与经费预算研究基础主要内容研究背景研究背景电磁辐射的危害电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能；电磁干扰能量可能引起易燃易爆物的起火和爆炸，造成武器装备失灵，带来巨大的经济损失和人员的伤亡.电磁泄漏由于电磁辐射而导致的信息泄漏电子干扰飞机电磁波辐射严重损害人体健康，长期的电磁辐射会伤害人的视觉，心血管等，还可能导致癌症电磁环境污染电磁辐射给人类社会的安全带来了严重隐患，危机国家政治、经济、军事等方面的秩序和安全。研究背景电磁辐射的危害电磁干扰破坏或降低电子设备的工作性能电磁屏蔽材料是实现电磁屏蔽技术的物质基础，研究和开发新型电磁屏蔽材料日益受到关注。电磁波屏蔽技术是利用电磁屏蔽材料对信息设备及其所处环境进行防护的技术，在防护电磁信息泄密方面发挥重要作用。据报道，某新型通讯检测车到实验室做抗干扰能力测试，厂家在研制过程中下了不少工夫，对测试信心十足。没想到，实验室开出的测试报告是：不合格。问题出在一个细节上：车上装配的某型笔记本键盘的电磁屏蔽性能不合格，引发整机在干扰状态下无法正常工作。近两年，一大批新型国产车辆装备陆续列装部队。实验室和天津军事交通学院汽车工程系合作，开展复杂电磁环境下车辆装备性能变化、损伤规律与对策研究。研究结果出人意料：在战时的复杂电磁环境下，一些车辆装备的电子控制单元因抗干扰能力弱，出现打不着火、雨刮器失灵等多种故障。他们据此建议，在关键部位加装电磁屏蔽、过滤装置，引起有关部门的重视。电磁屏蔽材料的研究日益受到关注电磁屏蔽材料是实现电磁屏蔽技术的物质基础，研究和开发新型电磁屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。电磁屏蔽原理控制内部辐区域的电磁场，不使其越出某一区域防止外来的辐射进入某一区域目的屏蔽效能屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一国内外研究现状频率范围10KHz~500KHz1MHz~500MHz500MHz~40GHz屏蔽类型磁屏蔽电屏蔽电磁屏蔽利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成外来电磁波的抵消作用达到屏蔽的效果。高磁导率，使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽空间。材料要求宽频（高频+低频），往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。铜，铝，铜合金，铜银合金，箔片，丝网，导电塑料，导电涂料等。纯铁，铁硅合金，坡莫合金，铁铝合金，铁系非晶，钴系非晶等。国内外研究现状频率范围10KHz~500KHz1MHz~5传统电磁屏蔽材料第一条“防电磁干扰屏蔽铜片”能够有效地过滤和隔离显卡供电模块所产生的电磁辐射干扰，从而让高频、集成度越来越高的GPU和显存稳定、高速地处理3D图形数据；第二条“防电磁干扰屏蔽铜片”,能够屏蔽各种电子元件在高频产生的电子噪音和电磁干扰，加强输出端信号的纯净度，确保用户体验到无以伦比的DX10图像效果。防电磁干扰屏蔽铜片表面导电膜屏蔽材料导电塑料传统电磁屏蔽材料第一条“防电磁干扰屏蔽铜片”能够有效地过滤和主要是利用磁旁路原理来引导场源所产生的电磁能流使它不进入空间防护区。

1976年第一次报道了用非晶态软磁合金做磁屏蔽材料。俄罗斯中央黑色冶金研究院借助于电解沉积的方法，将非晶软磁合金沉积在坡莫合金和钢板上，形成厚度一般是10～20μm,拥有较高的电磁场衰变能力(H分量不小于60dB,E分量不小于90dB)的Ni2P非晶镀层，在10kHz～30MHz范围内的屏蔽效果尤为良好。传统电磁屏蔽材料非晶合金涂层只能屏蔽狭窄频率范围内的电磁波，应用范围有限主要是利用磁旁路原理来引导场源所产生的电磁能流使它不进入空结构设计材料创新制备技术创新屏蔽效能轻质、高性能、结构功能一体化

高的比强度良好的耐磨/蚀性独特的物理性质可精确近终成形非晶合金与电磁屏蔽材料Fe-Co基软磁性非晶合金有望成为一种重要的低频电磁屏蔽材料结构设计材料创新制备技术创新屏蔽效能轻质、高性能、高的比强Fe-Co基非晶合金优异的力学性能宽的过冷液相区优良的软磁性能超塑性Fe-Co基非晶合金优异的力学性能宽的过冷液相区优良的软磁性Schematicofmultilayeredcoating100kHz-10MHz屏蔽材料的发展趋势－多层化1#-铜箔+铜箔+非晶带材；2#-铜箔+非晶带材+铜箔Surface&CoatingsTechnology201(2006)3775–37822种结构复合材料电磁屏蔽效能(SE)测试结果50kHz-1500MHzSchematicofmultilayeredcoat王新林等用钴基非晶合金为中国科学院地球物理所制作了较大型屏蔽室(750×750×750m3)，屏蔽室屏蔽因子达到34.4，取得了很好的屏蔽效果，且重量轻、结构简单、降低了屏蔽室造价。非晶合金屏蔽零件的制备Bulkmetallicglassmagnetic-shieldingsheetsforlaptopPCs结构︱功能一体化王新林等用钴基非晶合金为中国科学院地球物理所制作了较大型屏蔽研究内容软磁性Fe-Co-基非晶合金的成分优化及制备(Fe,Co)–Mo/Nd–B–C–P–Si非晶形成能力非晶、纳米晶稳定性软磁性能过冷液相区熔炼钮扣锭→甩带→非晶薄带→成分优选→喷铸/吸铸→板状试样熔炼钮扣锭→甩带→非晶薄带→成分优选→高能球磨→非晶粉末→热压成形非晶板GFA大GFA小研究内容软磁性Fe-Co-基非晶合金的成分优化及制备(Fe,研究内容Fe-Co-基非晶-Cu层状材料的超塑成形/扩散连接工艺优化研究内容Fe-Co-基非晶-Cu层状材料的超塑成形/扩散连接关键技术及创新高性能Fe-Co-基块体非晶合金的制备Fe-Co-基非晶合金-Cu层状材料的超塑成形/扩散连接制备技术

关键技术关键技术及创新高性能Fe-Co-基块体非晶合金的制备关键技术关键技术及创新创新点新材料结构功能一体化新技术关键技术及创新创新点新材料结构功能一体化新技术预期成果CUBMG一种适合宽频应用的Fe-Co基非晶-Cu层状电磁屏蔽材料发表学术论文1-2篇结题总结报告预期成果CUBMG一种适合宽频应用的Fe-Co基非晶-Cu层时间安排研究内容2010.9-2010.11Fe-Co基非晶合金的成分优化2010.12-2011.2Fe-Co基块体非晶合金屏蔽材料的制备2011.3-2011.5层状复合材料的制备工艺探索2011.6-2011.9材料综合性能测试及结构优化2011.9-2011.10撰写总结报告及结题验收2011.11-2012.1论文发表及成果推广进度安排时间安排研究内容2010.9-2010