1、第 15 卷 第 4 期 精 密 成 形 工 程 2023 年 4 月 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 9 收稿日期：20230217 Received：2023-02-17 基金项目：国家自然科学基金（51971071，52011530025，U21A2049，52271098）；国家重点研发计划（2021YFE0103200）Fund：National Natural Science Foundation of China(51971071,52011530025,U21A2049,52271098);National Key R&D Pro
2、gram of China(2021YFE0103200)作者简介：郭政佑（2001），男，主要研究方向为金属基复合材料。Biography：GUO Zheng-you(2001-),Male,Research focus:metal matrix composites.通讯作者：巫瑞智（1977），男，博士，教授，主要研究方向为轻合金及其复合材料的制备。Corresponding author：WU Rui-zhi(1977-),Male,Doctor,Professor,Research focus:preparation of light alloys and their composi
3、tes.引文格式：郭政佑，贾昊阳，王佳豪,等.镁合金及其复合材料电磁屏蔽性能研究进展J.精密成形工程,2023,15(4):9-24.GUO Zheng-you,JIA Hao-yang,WANG Jia-hao,et al.Research Progress on Electromagnetic Shielding Performance of Magne-sium Alloy and Its CompositesJ.Journal of Netshape Forming Engineering,2023,15(4):9-24.镁合金及其复合材料电磁屏蔽性能研究进展 郭政佑，贾昊阳，王佳豪，
4、冯效琰，韩仁恒，张斌，李佳睿，张弛，巫瑞智（哈尔滨工程大学 材料科学与化学工程学院，哈尔滨 150001）摘要：航空航天、信息通信等领域不断发展，随之产生的电磁干扰也逐渐被人们重视，面对电磁屏蔽材料兼顾结构轻量化的功能/结构一体化发展趋势，已经有越来越多的研究者将关注点放在了镁合金及其复合材料上。镁合金作为一种密度极低的金属材料，具有较高的比强度和比刚度、优异的阻尼和电磁屏蔽性能，以镁合金为基体制备复合材料可进一步提升材料的综合性能，兼具高导电性、导热性和优异力学性能的碳纳米管（CNTs）、纳米石墨烯（GNPs）等纳米碳基材料和具有特殊空心结构的粉煤灰球（FACs）均可作为镁合金复合材料的增强
5、体，综合提升材料的力学和电磁屏蔽性能。目前，针对镁合金及其复合材料的电磁屏蔽性能研究主要集中于合金化元素选择及成分设计、热处理及加工工艺、晶粒尺寸、织构及相分布、复合材料体系设计等方面。从电磁屏蔽原理出发，综述了近年来镁合金及其复合材料电磁屏蔽性能的研究，主要对镁合金及其复合材料导电、导磁性的影响因素进行了介绍，并讨论了作为复合材料提升镁合金电磁屏蔽性能的机理，最后针对这类轻量化电磁屏蔽结构材料的应用前景进行了展望。关键词：镁合金；电磁屏蔽；微观组织；复合；导电性；导磁性 DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.04.002 中图分类号：TG146 文献标识码：A
6、文章编号：1674-6457(2023)04-0009-16 Research Progress on Electromagnetic Shielding Performance of Magnesium Alloy and Its Composites GUO Zheng-you,JIA Hao-yang,WANG Jia-hao,FENG Xiao-yan,HAN Ren-heng,ZHANG Bin,LI Jia-rui,ZHANG Chi,WU Rui-zhi (College of Materials Science and Chemical Engineering,Harbin E
7、ngineering University,Harbin 150001,China)ABSTRACT:With the development of aerospace,information communication and other fields,the electromagnetic interference has gradually attracted more and more attention.Facing the development trend of functional/structural integration of electro-magnetic shiel
8、ding materials with both structural lightweight,more and more researchers have focused on magnesium alloy and its composites.As a kind of metallic material with low density,magnesium alloy has high specific strength and stiffness,excel-10 精 密 成 形 工 程 2023 年 4 月 lent damping and electromagnetic shiel
9、ding performance.At the same time,magnesium matrix composites can further improve comprehensive properties of materials.Carbon nanoparticles such as carbon nanotubes(CNTs)and nano-graphene(GNPs)with high electrical and thermal conductivity and excellent mechanical properties,and fly ash balls(FACs)o
10、f special hollow structure can be used as reinforcements in magnesium matrix composites to comprehensively improve the mechanical and electromag-netic shielding properties of materials.At present,the research on the electromagnetic shielding performance of magnesium al-loy and its composites mainly
11、focuses on the selection of alloying elements and composition design,heat treatment and proc-essing technology,grain size,texture and phase distribution,and composite system design.From the principle of electromag-netic shielding,this work reviewed the research on electromagnetic shielding performan
12、ce of magnesium alloy and its compos-ites in recent years.The influencing factors of electrical conductivity and magnetic conductivity of magnesium alloy and its composites were introduced and the mechanisms of improving the electromagnetic shielding performance were discussed.Fi-nally,the applicati
13、on of this kind of lightweight electromagnetic shielding structural material is prospected.KEY WORDS:magnesium alloy;electromagnetic shielding;microstructure;compound;electrical conductivity;magnetic conductivity 随着社会的智能化、信息化和电子化1-3，带来的电磁干扰成为了我们所面临的新难题。在日常生活中，诸如手机、电脑、穿戴式电子设备等会在工作时向外发射出电磁波，长时间处于此类环境下
14、对人体的身体器官及神经、心血管系统等都有着严重的危害4；对于飞机飞行来说，电磁干扰将会对飞机的通信、导航定位等电子设备产生严重扰乱，甚至会直接威胁飞航安全5-7；在国防安全领域，电子战已成为现代化战争的主要手段，破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动是打赢现代化战争的关键，而电磁干扰与电磁屏蔽就是实现上述目标的根本方法8-11。为此，开发具备高电磁屏蔽效能的材料并探索其作为装备结构件的应用是目前新材料领域的研究重点12-16。目前主要使用的电磁屏蔽材料包括聚合物基材料和金属材料17-18，聚合物基屏蔽材料由填充料和聚合物基体两部分组成，因其具有重量轻、成
15、本低、制造工艺简单和易于加工等优势，应用较为广泛。填充料主要包括金属填料、碳基填料等，其中碳基填料，如石墨、炭黑（CB）、碳纤维（CF）、碳纳米管（CNTs）和石墨烯纳米片（GNPs）等19由于其良好的导电性、低密度和高强度的独特性能组合，已被广泛用作电磁屏蔽结构材料的填料，然而，大多数聚合物基屏蔽材料在高波段的屏蔽效能不好，极大地限制了其在一些特殊领域的应用；以铁、银、镍、铜、铝等为代表的金属作为传统的电磁屏蔽材料20，具有优异的电磁屏蔽性能和机械性能，能够满足较高波段范围内的电磁屏蔽需要，但由于金属密度大、易腐蚀、不易加工等缺点，使得其应用也受到相应制约。考虑到这类屏蔽材料需要应用在机载雷
16、达、计算机外壳体等结构件中21-22，就要求其不仅要具有优异的电磁屏蔽性能，同时还要兼顾设备的结构强度、散热、轻量化等方面的需要。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有明显的优势，因此广泛应用于航空航天、医疗设备、3C 产品等领域23-28。Plantz等29在 1967 年提出了屏蔽密度（Shielding density）的概念，为需要保证高电磁屏蔽效能且要求结构轻量化的零件设计提供了重要的理论依据，相较于高电导率的铜、高磁导率的钢及坡莫合金，镁合金虽然在导电、导磁性能上有所不足，但其在具有明显轻量化优势的前提下仍可以发挥出较为不错的电磁屏蔽性能30，故而这类合金是目前最具有应用潜力的电磁屏蔽结构件材料。在此基础上，以镁合金为基体，利用一些具有优异导电性或特殊结构的材料进行复合往往可以实现强度和屏蔽性能的进一步协同提升30。文中首先概述了电磁屏蔽的机理，之后对影响镁合金及其复合材料导电、导磁性的因素进行了分析，并针对镁基复合材料的结构设计对其屏蔽性能的影响进行了相关总结，最后讨论了通过多元、多尺度的界面设计提升
