鎂合金電磁屏蔽性能的研究.pdf

1、日益增多的電子產(chǎn)品及電氣設(shè)備使得電磁輻射污染越發(fā)嚴(yán)峻，急需發(fā)展高效屏蔽材料。鎂合金是一種潛在在電磁屏蔽材料，其與傳統(tǒng)金屬屏蔽材料相比，具有密度低，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高的優(yōu)勢；與泡沫屏蔽材料、涂層、復(fù)合屏蔽材料相比，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、電磁屏蔽性能且對(duì)環(huán)境友好，還可用做工程結(jié)構(gòu)材料。然而，國內(nèi)外關(guān)于鎂合金電磁屏蔽性能的研究十分有限，影響因素及相關(guān)屏蔽機(jī)理還不清楚。
　　本文通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與法蘭同軸夾具組成的系統(tǒng)，按照ASTM-D49

2、35-10標(biāo)準(zhǔn)測試了鎂合金在30～1500MHz頻率范圍內(nèi)的屏蔽性能；研究了合金元素對(duì)二元及三元鎂合金電磁屏蔽性能的影響規(guī)律；探討了晶粒度、織構(gòu)及第二相與鎂合金電磁屏蔽性能之間的關(guān)系；模擬計(jì)算了鎂合金的電磁屏蔽性能并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析；提出了高性能鎂合金屏蔽材料的設(shè)計(jì)思路。論文的研究成果有利于推動(dòng)鎂合金材料在電磁兼容領(lǐng)域的應(yīng)用，具有重要的理論參考價(jià)值和工程應(yīng)用意義。研究結(jié)果如下：
　?、僭阼T態(tài)和固溶態(tài)下，所選5組二元合金的電

3、導(dǎo)率隨成分的增加而逐漸降低，電磁屏蔽性能隨測試頻率的增加而波動(dòng)遞減。固溶原子在鎂基體里的“比電阻率”(即每添加一原子百分比溶質(zhì)原子導(dǎo)致的電阻率的增加值)及其對(duì)鎂合金電磁屏蔽性能的影響大小滿足以下相同的規(guī)律：Zn　?、谠赯A系合金中，合金的電導(dǎo)率隨著Zn/Al比的增加而增加；在ZW系合中

4、，合金的電導(dǎo)率隨著Y/Zn比的增加而降低。合金元素對(duì)三元鎂合金電導(dǎo)率的影響滿足Zn＜Al＜Y的規(guī)律。當(dāng)入射電磁波處于低頻段時(shí)，ZA及ZW系合金的電磁屏蔽效能與其對(duì)應(yīng)電導(dǎo)率變化趨勢一致，且隨著頻率的增加，SE值快速降低。這歸因于Zn、Al、Y對(duì)鎂基體電導(dǎo)率影響程度不同，導(dǎo)致在低頻時(shí)對(duì)電磁波的反射損耗SER不同。當(dāng)入射電磁波在高頻段時(shí)，ZA及ZW合金的電磁屏蔽效能與電導(dǎo)率變化趨勢不同，而是隨著合金元素含量的增加先升高后降低，且隨著頻率的增加

5、，SE值緩慢降低并趨于穩(wěn)定。這歸因于合金元素增加使得第二相含量上升，進(jìn)而增加了合金內(nèi)部高阻抗不連續(xù)界面的面積，導(dǎo)致在高頻階段時(shí)多重反射損耗SEB及吸收損耗SEA的上升，一定程度上彌補(bǔ)了SER降低帶來的影響。
　?、坻V合金晶粒尺寸增大會(huì)減小合金內(nèi)部的晶界面積，導(dǎo)致合金內(nèi)部對(duì)入射電磁波的多重反射損耗SEB減小，進(jìn)而降低合金的屏蔽性能，但降低幅度較低，通常可以忽略。鎂合金織構(gòu)從原始態(tài)的隨機(jī)織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛婵棙?gòu)時(shí)，合金的屏蔽效能得到顯著提升

6、；若基面織構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)一步增加，屏蔽效能也隨之少量提高。這是由于基面織構(gòu)提高了合金表面與空氣的阻抗不匹配程度，從而提高了合金對(duì)入射電磁波的反射損耗SER，進(jìn)而提高了合金的屏蔽性能。
　　④鎂合金中的第二相類型的變化對(duì)鎂合金電磁屏蔽性能造成的影響不顯著。當(dāng)?shù)诙嗪吭黾訒r(shí)，會(huì)導(dǎo)致鎂合金屏蔽性能的升高，特別是在高頻范圍內(nèi)；但若第二相含量過多，將導(dǎo)致合金電導(dǎo)率降低，從而降低合金的電磁屏蔽性能。時(shí)效析出的均勻彌散分布的第二相相比鑄態(tài)中沿晶界析