1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代科技的进步，电子信息发展速度越来越快，电磁波作为承载信息的重要载体，已广泛应用于军事战争中。在电磁波快捷传递信息的同时，雷达电磁波探测带来的反雷达探测问题也引起了广泛关注，雷达隐身技术正是基于此问题发展而来。雷达是通过收发电磁波，进而确定目标位置的设备^[1]。对于被探测者来说，想要降低被探测到的几率，可以通过减少雷达散射面积（RCS）来实现。目前来看，降低RCS 主要有两种途经：改变飞行器外形结构和采用雷达吸波材料（RAM）^[2]。实际应用中，外形结构的改变可能会使飞机气动性能和强度降低，而使用雷达吸波材料就可以在避免外形结构改变的同时有效的降低雷达散射面积，因此，吸波材料就成为了国内外研究的重点。但在如今军事领域，由于飞机导弹等飞行物飞行速度较快，可达到数倍音速，因此在如此高速的飞行中，机体与空气摩擦会产生大量的热，使机体温度升高。研究表明马赫数为3.0，飞行高度20km时，飞行机翼前缘蒙皮温度高达240到315℃，马赫数为4.0到5.0的导弹表面温度可以达到 450℃^[3]。在如此高温下，传统的吸波材料会由于表面氧化、微观结构改变等问题导致吸波性能恶化，因此吸波材料必须要具备一定的耐温性能，这样才能使飞行器的隐身性能得到保障。
吸波材料的原理是吸收电磁波并将其转化为其他能量损耗掉^[4]。按照电磁波损耗机理，可以将吸波剂分为电介质和磁介质两种类型^[5]。电介质吸波剂主要包括碳化硅，碳系材料（炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等）^[6]，钛酸钡陶瓷和氧化锌等。该类型吸波剂主要利用电介质在交变的电场中会产生极化效应，引起外界电场在介质的传播过程中发生损耗^[7]；如SiC类和ZnO类陶瓷，其凭借稳定的结构，在高温下也有较强的力学性能和吸波能力，但是其有着吸收机制单一，具有吸收频带窄以及厚度大的明显缺陷，因此，其在实际中应用并不广泛。磁介质吸波剂主要包括铁氧体、磁性金属粉等，该类型吸波剂能通过磁滞损耗和介电损耗共同作用使入射电磁波衰减。因此，由这种吸波剂制备的吸波材料兼具电介质吸波材料的优点的同时，还具有厚度小、质量轻、在一定范围内电磁波吸收频率范围较宽、损耗峰值强等优异特点^[8]，因此是目前应用最广的一种雷达隐身材料。其中，铁氧体对电磁波具有良好的电磁损耗性能，但是铁氧体吸波材料相对密度大；饱和磁化强度小，高频铁氧体的磁导率会大幅下降；居里温度较低，300摄氏度左右就容易失去磁性^[9,10]，因此不能得到很好的应用。磁性金属粉具有磁导率高、居里温度较高等特点，可以通过磁滞损耗和共振损耗等方式吸收电磁波能量^[11]。与铁氧体相比较，磁性金属粉拥有简单的晶体结构，所以磁性金属粉对微波的吸收性能比铁氧体好，而且具有较高的居里温度^[12]，使其在高温吸波领域的应用前景更大。磁性金属粉主要有两种：一种是羰基铁等磁性金属的粉末；另一种是软磁合金粉^[11]。由于羰基铁粉具有较大的饱和磁化强度和较高的居里温度（770℃），较大的电磁波磁损耗等特点，因而在电磁波吸收领域是目前最成熟的一种材料。研究还发现：当羰基铁粉的晶粒大小处在纳米晶状态时，由于晶粒细化使得单位尺寸内发生交换耦合作用的粒子数目增多，导致体系的起始磁导率也显著增加[13] ，吸波性能更加优异。
纳米晶羰基铁粉在吸波性能上有着显著的优点，但是也具有纳米晶普遍存在的缺陷，由于纳米晶羰基铁粉晶界的含量很高，使得其处于一种亚稳态，它在高温下很容易发生晶粒长大^[13]和氧化现象^[17]，因此其高温吸收性能恶化明显，围绕这两个问题，研究者们提出了多种手段降低这些问题的影响。目前人们的关注点主要是解决纳米晶羰基铁粉的表面氧化问题。例如，通过包覆二氧化硅^[14]、三氧化二铝^[15]、钴^[16]等抗氧化层，人们有效地解决了纳米晶羰基铁粉在高温中容易氧化的问题。但是，国内外研究学者对高温下抑制吸波剂晶粒长大的研究却很少。目前，对由升温导致的晶粒长大现象^[17]与吸波剂电磁参数之间的关联缺乏系统的研究，所以本研究课题正是纳米晶羰基铁粉在温度变化情况下，对电磁性能的影响规律。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：
本项目主要通过控制温度变量的方法，利用x射线衍射分析仪和矢量网络分析仪测量出处于不同热处理情况下的晶粒尺寸和电磁参数，进而探究温度对晶粒尺寸的影响规律和晶粒尺寸对纳米晶羰基铁粉的电磁性能和吸波性能的影响规律，为改良纳米晶羰基铁粉吸波性能提供一些理论依据。

主要研究包括：
1) 对纳米晶羰基铁粉进行真空热处理，研究热处理温度和热处理时间对纳米晶羰基铁粉微观形貌、成分和晶粒结构的影响规律；
2) 利用热处理后的纳米晶羰基铁粉和固体石蜡，制作外径7 mm，内径3mm的同轴样，探究热处理温度,热处理时间对纳米晶羰基铁粉电磁参数和吸波性能的影响规律；
3) 通过研究特征频率处晶粒尺寸与电磁参数的变化规律，探究热处理通过晶粒结构变化对纳米晶羰基铁粉动态电磁参数的影响机制。

目标：
1)通过研究处于不同真空热处理下的纳米晶羰基铁粉的xrd图，利用xrd图和hall-williamson公式推算出晶粒尺寸，进而得出保温温度,保温时间对晶粒尺寸的影响规律。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解吸波隐身材料的发展现状，针对现存问题提出实验方案并对其可行性进行调研和讨论，完成开题报告。

第4－6周：学习fe纳米晶制备及电磁参数测试方法。

第7－10周：研究fe纳米晶电磁参数随温度的变化趋势。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]韩晓娱，刘会红，张晖. 雷达通信一体化技术[J]. 无线电通信技术，2019(02):128-132.
[2]李京娓. 雷达散射截面积研究[J]. 现代计算机(专业版)，2016(08):21-24.
[3]张士宏，张凌云，程明. 钛合金温热板材成形技术[J]. 锻造与冲压，2009(1):40-40.
[4]庞建峰，马喜君，谢兴勇. 电磁吸波材料的研究进展[J]. 电子元件与材料，201502):7-12 6.
[5]王海滨，刘树信，霍冀川. 无机吸波材料研究进展[J]. 硅酸盐学报，2008,27( 4) :754—758.
[6]F Qin,Brosseau C.A review and analysis of microwave absorption in polymer composites filled with carbonaceous particles. [J]. Journal of Applied Physics,2012,111
[7] 杨国利，刘燃，刘智勇，郝胜强，王永利. 吸波材料的研究进展. 广东化工报[N]，2013.21
[8] Kim T, Lee J, Lee K, et al. Magnetic and dispersible FeCoNi-graphene film produced without heat treatment for electromagnetic wave absorption[J]. Chemical Engineering Journal, 2019, 361: 1182-1189.
[9]Snoek J L. Dispersion and absorption in magnetic ferrites at frequencies above one Mc/s[J].Physica,1948,14(4):207-217.
[10]Shin J Y. The microwave absorbing phenomena of ferrite microwave absorbers[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1993, 29(6): 3437-3439.
[11]刘祥萱，陈鑫，王煊军. 磁性吸波材料的研究进展[J]. 表面技术，2013,42(4):104-109.
[12]任朝闻. 羰基铁粉的抗氧化处理及其吸波性能[D]. 西安工业大学，2018
[13]Wang X, Gong R, Li P, et al. Effects of aspect ratio and particle size on the microwave properties of FeCrSAl alloy flakes[J]. Materials Science amp; Engineering A, 2007, 466(1–2): 178-182.
[14]Yuchang Q, Wancheng Z, Shu J, et al. Microwave electromagnetic property of SiO2 coated carbonyl iron particles with higher oxidation resistance[J]. Physica B: Condensed Matter, 2011,406(4): 777-780.
[15]Jay F, Gauthier-Brunet V, Pailloux F, et al. Al-coated iron particles: Synthesis, characterization and improvement of oxidation resistance[J] .Surface and Coatings Technology, 2008,202(17): 4302-4306.
[16]Zhou Y, Zhou W, Li R, et al. Enhanced antioxidation and electromagnetic properties of Co-coated flaky carbonyl iron particles prepared by electroless plating[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2015,637: 10-15.
[17]3Rd K C, Helfen L, Michels D, et al. Size-dependent grain-growth kinetics observed in nanocrystalline Fe[J]. Physical review letters .2001, 86(5):842-845.