技术领域
[0001] 本发明涉及一种具有高电磁屏蔽效能的多孔镁合金及制备方法，属于多孔合金材料技术应用领域。
相关背景技术
[0002] 电子信息技术的快速发展，带来了严重的电磁辐射和干扰问题。电子产品的过度使用导致电磁污染，不仅影响通讯，还对人体健康和自然环境造成危害。在军事领域，采取有效的电磁屏蔽措施，避免敌方对电子设备的破坏，是打赢现代战争的关键。理想的电磁屏蔽材料应具备“薄、轻、宽、强”的特点，即在较小厚度和较轻重量下实现对宽频段电磁波的强烈吸收。因此，性能优良的电磁屏蔽材料的开发正受到各研究者的关注。
[0003] 目前，常用的电磁屏蔽材料有：金属材料、聚合物基材料和填充复合材料等。传统金属电磁屏蔽材料如Fe、Ni、Cu、Al等性能优异，但比重大、易腐蚀，使其应用受到制约。多数聚合物基屏蔽材料不适用于高波段电磁屏蔽。电磁屏蔽材料既要优异的电磁屏蔽性能，又要满足轻量化、足够结构强度、散热等方面的要求。
[0004] 镁合金是世界上最轻的金属结构材料，具有密度低、导热性好、导电性好、比强度和比刚度高等优点，在电磁屏蔽方面也具备明显的优势。镁基合金中不同元素的添加将会对镁合金性能产生影响。Ag元素可提高合金导电性，Sn元素的添加促进Mg2Sn的生成，提升材料力学性能。
[0005] Gasar定向凝固工艺是利用气体在金属液/固相中溶解能力的不同而造成相变时过饱和气体析出的一种多孔金属制备方法。在多孔合金制备过程中，元素种类、含量的不同将会对合金凝固过程中的凝固模式产生影响，凝固模式的不同将对最终多孔合金的孔隙结构产生重要影响。
[0006] 因此，对于多孔合金屏蔽材料而言，能否优化平衡好合金内的成分与含量，将会是材料能否满足目前对于新型电磁屏蔽材料强度高、屏蔽性好、轻量化的要求的关键。
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 实施例1
[0030] Mg‑4Ag‑Sn多孔镁合金电磁屏蔽材料的制备
[0031] (1)制备镁合金；
[0032] (2)打开进气阀，向炉内通入工作气体H2与保护气体Ar至给定压力；
[0033] (3)保温结束后将熔体通过石墨漏斗浇入定向凝固系统，通过控制水冷底座水流速度调节凝固速率；
[0034] (4)当炉内温度降低至室温后，打开放气阀卸掉炉内气体，打开炉盖取出试样，最后关闭循环水冷系统。
[0035] 所述步骤(1)Mg‑Ag‑Sn系合金制备中，Ag含量为4wt％，Sn含量为1wt％，其余为Mg。采用纯度为99.99％的Mg、Ag与Sn为实验原料；将所需各元素放入熔炼坩埚内，炉内抽真空‑2
至10 Pa下；首先缓慢升温使合金受热均匀，为减少烧损率迅速升温至960℃，使合金中各元素完全熔化，保温10min；
[0036] 所述步骤(2)通入的工作气体H2压力为1MPa，保护气体Ar压力为0.2MPa；通气时熔体过热度保持200K；保温时间20min；
[0037] 所述步骤(3)冷却凝固速率为80K/min。
[0038] 采用同轴线传输法进行电磁防护性能测试，将矢量网络分析仪通过线缆与微同轴屏蔽效能测试装置连接，试样置于屏蔽效能测试装置的夹具中，进行多次屏蔽效能测试，平均后最终得到材料的屏蔽效能。
[0039] 实施例2
[0040] Mg‑5Ag‑Sn多孔合金电磁屏蔽材料的制备
[0041] (1)制备镁合金；
[0042] (2)打开进气阀，向炉内通入工作气体H2与保护气体Ar至给定压力；
[0043] (3)保温结束后将熔体通过石墨漏斗浇入定向凝固系统，通过控制水冷底座水流速度调节凝固速率；
[0044] (4)当炉内温度降低至室温后，打开放气阀卸掉炉内气体，打开炉盖取出试样，最后关闭循环水冷系统。
[0045] 所述步骤(1)Mg‑Ag‑Sn系合金制备中，Ag含量为5wt％，Sn含量为1wt％，其余为Mg。采用纯度为99.99％的Mg、Ag与Sn为实验原料；将所需各元素放入熔炼坩埚内，炉内抽真空‑2
至10 Pa下；首先缓慢升温使合金受热均匀，为减少烧损率迅速升温至960℃，使合金中各元素完全熔化，保温10min；
[0046] 所述步骤(2)通入的工作气体H2压力为1.5MPa，保护气体Ar压力为0.5MPa；通气时熔体过热度保持200K；保温时间20min；
[0047] 所述步骤(3)冷却凝固速率为80K/min。
[0048] 采用同轴线传输法进行电磁防护性能测试，将矢量网络分析仪通过线缆与微同轴屏蔽效能测试装置连接，试样置于屏蔽效能测试装置的夹具中，进行多次屏蔽效能测试，平均后最终得到材料的屏蔽效能。
[0049] 实施例3
[0050] Mg‑6.5Ag‑1.5Sn多孔合金电磁屏蔽材料的制备
[0051] (1)制备镁合金；
[0052] (2)打开进气阀，向炉内通入工作气体H2与保护气体Ar至给定压力；
[0053] (3)保温结束后将熔体通过石墨漏斗浇入定向凝固系统，通过控制水冷底座水流速度调节凝固速率；
[0054] (4)当炉内温度降低至室温后，打开放气阀卸掉炉内气体，打开炉盖取出试样，最后关闭循环水冷系统。
[0055] 所述步骤(1)Mg‑Ag‑Sn系合金制备中，Ag含量为6.5wt％，Sn含量为1.5wt％，其余为Mg。采用纯度为99.99％的Mg、Ag与Sn为实验原料；将所需各元素放入熔炼坩埚内，炉内抽‑2真空至10 Pa下；首先缓慢升温使合金受热均匀，为减少烧损率迅速升温至960℃，使合金中各元素完全熔化，保温10min；
[0056] 所述步骤(2)通入的工作气体H2压力为2MPa，保护气体Ar压力为0.5MPa；通气时熔体过热度保持200K；保温时间20min；
[0057] 所述步骤(3)冷却凝固速率为80K/min。
[0058] 采用同轴线传输法进行电磁防护性能测试，将矢量网络分析仪通过线缆与微同轴屏蔽效能测试装置连接，试样置于屏蔽效能测试装置的夹具中，进行多次屏蔽效能测试，平均后最终得到材料的屏蔽效能。
[0059] 表1为实施例1‑3中产品性能统计表
[0060]
[0061]
[0062] 表1
[0063] 综上所述，本发明制备的复合孔隙结构可调的具有高电磁屏蔽效能的多孔镁合金：通过优化Ag、Sn各元素的含量，借助定向凝固工艺，既确保了材料电磁屏蔽性能，又减轻了屏蔽材料自重；通孔与闭孔复合的孔隙结构一方面优化了材料的热传导性能，另一方面增加了入射电磁波的反射损耗，提升了屏蔽材料整体性能；屏蔽材料整体结构尺寸(孔径大小、孔隙率、通孔占比)稳定可控，加工简单，可有效适应不同工况。
[0064] 实施例4
[0065] 本实施例中，介绍一种具有高电磁屏蔽效能的多孔镁合金的制备装置，该装置用于本发明的技术方案中所述制备方法的具体实施，用于上述实施例1‑3中的具有高屏蔽效能的多孔镁合金的制备。具体的，一种具有高电磁屏蔽效能的多孔镁合金的制备装置：
[0066] 所述制备装置包括：真空系统、循环水冷系统、熔炼系统、充放气系统和定向凝固系统；所述真空系统为空间密闭的反应炉；
[0067] 所述反应炉顶部安装有顶盖，所述顶盖上分别安装有进气阀与放气阀，并开设有观察窗；所述反应炉内的上部空间为熔炼系统，下部空间为定向凝固系统；
[0068] 所述熔炼系统内设置有熔炼坩埚，所述熔炼坩埚外壁上设置感应线圈；所述熔炼系统与所述定向凝固系统之间通过上下两端开口的漏斗相连通，熔炼坩埚内的混合熔体通过所述漏斗进入所述定向凝固系统；
[0069] 所述定向凝固系统包括：凝固坩埚、循环水冷系统；所述凝固坩埚位于所述漏斗下方，所述循环水冷系统包括激冷铜座与储水槽，所述储水槽通过分别开设进水口与出水口，并由进水口进水和由出水口出水实现水循环；所述激冷铜座位于所述储水槽上和所述凝固坩埚下方；
[0070] 所述反应炉的顶盖与炉体通过锁紧装置进行锁紧；
[0071] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
