掺镍Fe3Si合金介电性能的第一性原理计算及其电磁特性分析

摘要

采用基于密度泛函理论的赝势平面波法,研究了Ni元素对Fe3Si合金电子结构及介电性能的影响.计算结果表明:添加Ni元素后体系金属性增强,电导率增大.Ni元素使体系的介电常数实部和虚部在高频段显著提高,并具有展宽吸收频带所期望的频响特性.利用机械球磨和真空退火方法制备了Fe75Si25和Fe71.875Ni3.125Si25合金粉末,测试了试样在2～18 GHz的微波介电常数和磁导率.实验结果表明:添加Ni元素后,合金体系的磁导率和介电常数都增大,且两者的虚部增大更加显著,尤其在10.6 GHz处介电常数虚部峰值达1.31,较Fe75Si25合金粉末高1.11,进一步验证了理论计算结果,并讨论了微波损耗机制.