Многослойный композиционный материал для электромагнитного экранирования

, 177042 ЕТЕН воздеинизкаянием,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Московский вечерний металлургический институт и Конструкторское бюр опытных работ(56) Авторское свидетельство СССР М 1159070, кл. В 32 Е 15/04, 1982.ТК 5,000,000 ТУ опытные 1987. Полотн тканое из нитей АМС. 54) МНОГОСЛОЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защитырадиоаппаратуры, электронных приборов иЭВМ, а также живых организмов, в том числе человека от электромагнитного излучения (ЭМИ) в условиях производственных илабораторных помещений, в частности какконструкционный материал для экранирующих устройств,Известен слоистый материал, состоящий из чередующихся слоев материала наоснове железного порошка и электроизоляционного материала из фторопласта.Недостатком этого материала являетсяневозможность использования его выше393 К, низкие экранирующие характеристики от ЭМИ, сокращенный срок службы приствии различноо рода излучений,технологичность обработки давле 22 С 1/09, В 32 В 15/20(57) Использование; для защиты радиоаппаратуры, электронных приборов и ЭВМ, а также живых организмов. в том числе человека, от электромагнитного излучения в условиях производственных и лабораторных помещений, в частности как конструкцион. ный материал для экранирующих устройств.Сущность изобретения: для снижения удельного веса и повышения пластических и механических характеристик материала при сохранении его экранирующих свойств, ленты из магнитомягких сплавов типа пермаллоя располагают В алюминиевой матрице в виде дискретных элементов в шахматном порядке. Такой многослойный композиционный материал получают мета. дами обработки металлов давлением, в частности прокаткой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранное в качестве прототипа полотно из нитей аморфных сплавов, Такое полотно выпускается в виде ткани полотня. ного переплетения из лент. аморфных, магнитомягких, металлических сплавов (АМС) шириной 10 мм, которое может быть соединено с конструкцией экрана склеиванием, прошивкой, точечной сваркой или использовано как прослойка в пластмассовых корпусах.Недостатком этого материала и изделий с его применением является низкая технологичность и конструктивность, высокий удельный вес конструкций. невозможность самостоятельного применения как несущие конструкции и самостоятельно выдерживать механические нагрузки, разрушение при воздействии вибрации, высоких илинизких температур, нагрузок, различных видов излучений.и времени(в случае использования клеве и пластмасс),Целью изобретения является снижениеудельного веса изделий и повышение конструктивности материала за счет улучшенияего пластических и механических характеристик без снижения экранирующихсвойств,Поставленная цель достигается тем, что 10аморфную ленту располагают в виде дискретных слоев в алюминиевой матрице приследующем соотношении компонентов;отношение длины элементак шагу Т -0.009 - 0,9, 15отношение толщины элемента и к егодлине - 0,001-0,3,отношение толщины элемента й к толщине алюминиевой матрицы Н - 0,001-0,1,отношение толщины элемента Ь к расстоянию между дискретными слоями т -0,01-1,0,число дискретных слоев не менее -2.В качестве магнитомягкого материалаиспользуют ленту из сплавов типа пермаллой,Предложенный материал является композиционным на основе алюминия или егосплавов, при этом как алюминий, тэк и аморфный сплав является электропроводным, а 30надежный контакт между ними обеспечивает электропроводность асей композиции,чего нельзя достичь, используя в качествеосновы полимерные материалы, В то жевремя наличие композиционного аморфного сплава с высокими магнитными свойствами обеспечивает высокие экранирующиехарактеристики материала,Аморфные плоские элементы толщинойй располагают в алюминиевой матрице толщиной Н в виде дискретных слоев на расстоянии т один от другого, длина элементовспромежутком составляет шаг Т (см. чертеж).Элементы в дискретных слоях располагаюттаким образом, чтобы элемент одного слоя 45находился под промежутком следующегослоя (в шахматном порядке). Указанное расположение достигают прокаткой.При отношении длины элементак шагу Т менее 0,09 для обеспечения эффективного экранировэния требуетсязначительное увеличение количества дискретных слоев. что является экономическиневыгодным и приводит к увеличению весаматериала, При отношении ./Т более 0,9 55происходит рэсслаивание материала.Обеспечить отношение толщины элемента и к его длине Е менее 0,001 технически не представляется возможным из-зэсложности получения мэгнитомягких материалов толщиной менее 10 мхм. При отношении Ь/Е более 0,3 нарушается сплошность из-за необходимости значительных деформаций при получении материала.Отношение толщины элемента и к толщине алюминиевой матрицы Н менее 0,001 может быть достигнуто или за счет использования магнитомягких материалов толщиной менее 10 мкм, что технически не представляется возможным, или за счет увеличения толщины алюминиевой матрицы, что, в свою очередь, ведет к увеличению веса конструкции. При отношении ЬН более 0,1 происходит нарушение сплошности алюминия как при получении материала, так и при изготовлении из него изделий,Использование материала с одним дискретным слоем приводит к снижению экранирующих свойств изделий, Расположение элементов в шахматном порядке в двух и более слоях обеспечивает перекрытие в направлении нормали к поверхности не менее 80-100. Кроме того, исследователями установлено, что увеличение количества дискретных слоев более 5 при прочих равных соотношениях компонентов, не приводит к повышению экранирующих свойств материала,При отношении толщины элемента Ь к расстоянию между дискретными слоями т менее 0,01 происходит снижение экранирующих свойств. увеличение толщина материала и его веса. При отношении 1 Й более 1 происходит йарушение.сплошности алюминия между дискретными слоями, что приводит впоследствии к разрушению материала при изготовлении изделий,П р и м е р. Листы композиционного материала изготавливали методом прокатки. При использовании листовой алюминий марки АДОМ толщиной 0,5 - 1,5 мм и ленты толщиной 10 - 30 мкм из аморфного сплава 71 КН СР и сплава 79 НМ (пермаллой). Поверхности алюминиевых листов предварительно очищали (механическим способом), а затем собирали пакеты алюминий-магнитомягкий сплав-алюминий - алюминий. Затем пакеты нагревали до температуры, не превышающей температуру рекристэллизации аморфного сплава и пакеты прокатывали на стане дуо 235 с обжатием 20 - 307 ь, Полученные листы отжигали при 300- 400" С, а затем из них вырезали образцы для испытаний на изгиб и для определения экранирующих свойств,Испытания на изгиб проводили на полосках шириной 20 мм путем гиба на оправке радиусом 10 мм до появления трещин,Испытания зкранирующих свойств проводили нз образцах размером 100 х 100 ммпутем сравнения двух ЭДС, индуцируемых приемной магнитной антенной, с установкой исследуемого образца между передающей и приемной антеннами и без него. Коэффициент затухания (В) определяли по формуле В=2095, где Я - отношение ЭДС в приемной антенне без исследуемого образца к ЭДС с исследуемым образцом (Н,Б. Полонский. Конструирование электромагнитных экранов для РЗА, М.: Советское радио, 1979,Удельный вес образцов по прототипу со стальной основной составляет 7,8 г/см, по аналогу с полистирольной основой - 1,3 г/см . Удельный вес композиционных материалов по предлагаемому изобретению составляет 2,61-2,78 г/см 2,Результаты испытаний композиционных листов материалов с различными соотношениями дискретных слоев в матрице представлены в таблице,Примечание: в таблице представлены средние значения коэффициента затухания для диапазона частот 10/30 кГЦ, при использовании дискретных слоев из аморфных сплавов и пермаллоев,- количество дискретных слоев для всех испытаний образцов - 3 при общей толщине Н=2,5 мм.Из представленных данных видно, что заявленные параметры листового композиционного материала обеспечивают снижение удельного веса материала в 2,3-2,5 раза при повышении его конструктивных возможностей, что определяется высокими пластическими свойствами листового материала,Получение листовых композиционных материалов с чередованием твердой и мягкой составляющих методом прокатки приводит к неравномерной и несимметричной деформации по высоте листа вследствие различного сопротивления деформации слоев металла, В результате в нем появляются дополнительные напряжения растяжения, приводящие к разрыву твердой листовой составляющей композиции.Перераспределение мягкой основы компо зиции при прокатке приводит к возникновению плотного контакта в местах разрывов по алюминиевой составляющей и образованию каркаса с низким электросопротивлением. Зле ктропроводный каркас с 10 дискретными слоями ферромагнитной составляющей, имеющей высокую начальную проницаемость (аморфная лента или лента пермаллоя), обеспечивает высокий уровень электромагнитного экранирования при ис пользовании предложенного материала.Использование предложенного материала в радиоэлектронной аппаратуре позволяет снизить массогабаритные параметры узлов и блоков, подлежащих экранирова нию, в 2,3-2,5 раэФ о р мул а изо бр ете н и я 1. Многослойный композиционный материал для электромагнитного экранирования, состоящий из лент аморфных 25 магнитомягких сплавов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения удельного веса и повышения пластических и механических характеристик материала при сохранении его экранирующих свойств, он дополнитель но содержит алюминиевую матрицу, а лентырасположены слоями в алюминиевой матрице в аиде дискретных элементов в шахматном порядке. при отношении длины элемента к шагу его укладки в слое, равном 35 0,09-0,9, при отношении толщины элементак его длине 0,001-0,3, при отношении толщины элемента к толщине алюминиевой матрицы 0,001-0.1 и при отношении толщины элемента к расстоянию между слоями 40 0,01 - 0,1,2. Материал по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве магнитомягкого материалаон содержит ленту из сплава пермаллой.1770429 а ааеаеаваюваюееаева вавыФСоотношение компонентов Угол изгибдо появления трещиград. КоэфФици" ест экранирования,дб имецани Расслаивение и разруаеленты при изгибе Тканое полотно из нитей АИС наклеено на сталь толщиной 2 мм Тканое полотно из нитей АИС наклеено на ударочный полистирол толщиной 3,00 мм О,ОУ О, 15 0,0. О, 0,09 О,5 0,0 О, О 5 О 15 0,0 ОО, 15 0,0 0,1 015 0,01 0,1 0,001 001 0,1 О 01 О 01 0 1 0,3 0,01 О, 0,4 0,0 0,1 0,15 0,00 0,1 О, 15 0,08 О, 1 0,15 0,1 0,1 015 ол 0О, 15 0,0 0,008 О 15 О 01 0 01 О 5 0 01 0 9 О, 15 0,01 1 О 15 О 012 120159590Ю105 асслаивани Трещины по алюминию РасслаиванЬе 90 35 92 40 91 42 90 45 Разрушение алюминияпри изгибе Составитель Н,ЛукаакинТехред М,Моргентал Корректор С,Лисин Редактор Т,Щагова 1 б Тираж ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж. Раушская на 6., 4/5 каз В