铁硅铝软磁粉芯研究进展

对铁硅铝磁粉芯的制粉工艺、成形工艺等进行了归纳总结,重点介绍了粉末制备、绝缘包覆、压制成形和热处理等工艺的进展及成效。     

包覆锰锌铁氧体的FeSiAl磁粉及其磁粉芯性能

用化学共沉淀法在扁平化的FeSiAl粉末表面包覆不同含量的Mn-Zn铁氧体,经冷压成型制备磁粉芯,在660℃氮气保护下退火1h。用XRD分析粉末的相结构,用振动样品磁强计测试粉末的磁性能,用动态磁滞回线测试装置测试磁粉芯的功率损耗。研究结果表明,随着铁氧体包覆量的增加,铁硅铝磁粉饱和磁化强度下降,磁粉芯损耗降低。在100k Hz/300m T测试条件下,包覆量为6%时制备的FeSiAl磁粉芯的损耗降为46.5W/kg。继续提高铁氧体的包覆量,损耗变化不明显。     

热处理对溅射FeSiAl膜结构及磁性的影响

在真空度１０＾－２Ｐａ以上的条件下对溅射ＦｅＳｉＡｌ膜进行了两小时真空退火热处理。发现样品的相结合并未因此而改变，但热处理过程中的晶粒长大和应力消除明显改善了溅射膜的软磁性能。     

KNO3对FeSiAl软磁合金空心微珠制备及低频吸波性能的影响

为了获得轻质、低频、高效吸波剂,本文采用自反应淬熄法,分别以Fe+Si+Al、Fe+Si+Al+KNO3为反应体系制备了FeSiAl软磁合金空心微珠,通过SEM、XRD、矢网分析仪等手段研究了KNO3对其密度、形貌、相组成和低频吸波性能的影响。结果表明,未加KNO3时,反应难以进行,淬熄产物由球形颗粒、类球形颗粒、不规则颗粒和片状颗粒组成,物相主要为Fe、Si、Al及部分Fe0.9Si0.1,未生成FeSiAl合金,基本无吸波性能;添加KNO3后,反应体系的淬熄产物主要为空心微珠,粒径分布均匀,物相由Fe3Si0.5Al0.5、Fe3Si0.7Al0.3、Fe0.9Si0.1和Fe组成,获得了FeSiAl合金,在5 mm厚度条件下,吸波试样最低反射率达-22.1 dB,吸收峰值对应频率为7.0 GHz,低于-10 dB的有效吸收频带为5.3-8.5 GHz,带宽达3.2 GHz。KNO3分解反应所产生的高放热量和大量气体是促使反应温度升高、反应产物熔融、目标产物形成、成球率和空心率提高及低频吸波性能显著改善的根本原因。和机械合金化法制备的片状FeSiAl软磁合金相比,自反应淬熄法制备的FeSiAl空心微珠的低频吸波频带有效拓宽,同时材料的密度降低了38 %,有效实现了新型低频吸波料“薄、宽、轻、强”的特点。     

氮化处理FeSiAl合金粉及其磁粉芯的性能

将不同球磨时间的FeSiAl合金粉经高温氮化处理后,冷压成型、873K退火1h制得磁粉芯。分别用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、振动样品磁强计观测粉末的形貌、晶体结构、成分和饱和磁化强度,利用动态磁滞回线测试装置测试磁粉芯的功率损耗。结果表明,延长球磨时间磁粉芯的损耗降低,随着氮化时间延长,磁粉的饱和磁化强度降低,磁粉芯的损耗先降低,后维持不变。球磨60 h氮化90 min粉末的饱和磁化强度达77.53 A·m2/kg,所制备的磁粉芯在100k Hz/300m T测试条件下功率损耗为58.18 W/kg。     

扁平化及退火温度对FeSiAl合金吸波性能的影响

采用湿磨工艺对水雾化FeSiAl粉末进行了扁平化,然后在不同温度下对其进行了退火处理。借助XRD,SEM和VSM,研究了扁平化工艺和退火温度对FeSiAl粉末物相组成、形貌和静磁性能的影响。另外,借助矢量网络分析仪,考察了以所制合金粉末为吸收剂制成的吸波材料在0.5~4.0 GHz频率范围内的电磁参数与吸波性能。结果表明:经扁平化和退火处理后,FeSiAl吸波材料的复磁导率得到了显著提高。与由未经处理的FeSiAl粉末制成的吸波材料相比,由经扁平化并经700℃退火的FeSiAl粉末制成的吸波材料在0.5~4.0 GHz的低频段具有更加优异的吸波性能。     

高能球磨与真空退火对纳米晶FeSiAl微波特性的影响

采用熔体快淬法制备了FeSiAl快淬带料, 并利用行星式高能球磨机对FeSiAl快淬带料进行了扁平化处理。重点研究了高能球磨处理和真空退火工艺对FeSiAl粉体材料微波电磁参数的影响。结果表明, FeSiAl快淬带料通过高能球磨处理能获得薄片状FeSiAl纳米晶材料, 后续真空退火处理工艺可以保持纳米晶结构和片状外形, 可使微波复磁导率实部和虚部进一步提高, 2 GHz处复磁导率实部μ'和虚部μ"分别达6.1和4.3。     

工艺参数对铁硅铝磁粉芯性能的影响

采用球磨制粉和模压成型方法制备了FeSiAl磁粉芯.分别研究了粉料粒度、粘结剂用量、冷却条件和热处理工艺对铁硅铝磁粉芯品质因数Q和有效磁导率μe的影响.结果表明,粉料粒度越细,磁粉芯有效磁导率越低,品质因数越高;粘结剂量的增多,会使磁粉芯的品质因数提高而有效磁导率下降.对压制成型的磁粉芯进行热处理有助于消除磁粉芯的内应力,提高其有效磁导率.冷却方式的实验结果比较表明慢冷较快冷制得的磁粉芯有效磁导率略高些.     

羰基铁和FeSiAl共混制备宽频吸波材料

为提高材料在低频段(1～4GHz)下的吸波性能和拓宽吸波频带,选择羰基铁和FeSiAl颗粒作为吸收剂、石蜡作为粘结剂制作吸波材料,采用矢量网络分析仪测试材料的电磁参数,并在给定厚度(0.5和1mm)下分析吸波材料的吸波性能。随着质量添加比的增加,两类材料的介电常数和磁导率均升高,添加比相同下含FeSiAl颗粒吸波材料在1mm厚时具有优异的低频吸波性能(-8.6～-1.2dB),而高频段(14～18GHz)时不及羰基铁(-16.0～-10.1dB);两类颗粒共混后,通过改变FeSiAl颗粒的含量能获得具有良好低频吸收性能(-4.5～-1.1dB)和宽频带(<-4dB频带为3.8～18GHz)的吸波材料。该结果对于通过混合其它优良低频和高频吸波材料以获取宽频带的吸波材料具有指导意义。     

FeSiAl尺寸对纸基复合材料静态及动态磁性能的影响

利用片状FeSiAl和芳纶纤维通过湿法造纸成形技术制备了纸基复合材料（PBCs）,探讨了FeSiAl尺寸对PBCs静态及动态磁性能的影响。结果表明,FeSiAl由于造纸工艺成形特点及长宽厚比而呈现独特的层状定向排列结构,导致PBCs具有显著的磁各向异性,其面内外磁滞回线存在明显差异。模拟冲击法结果显示,随着FeSiAl尺寸的增大,PBCs的矫顽力降低,复磁导率得到显著提升。当FeSiAl的平均粒径由14μm增加至116μm时,PBCs的矫顽力由3.47 Oe下降至2.31 Oe,复磁导率由13.55-9.01 j变化至18.04-22.01 j (110 MHz)。