Fe_2O_3含量对MnZn铁氧体中Fe~(2+)量、磁性能及导电机制的影响

通过测量MnZn铁氧体的磁性能及Fe2+、Mn3+含量,考察了MnZn铁氧体中的Fe2+含量与配方中Fe2O3、MnO含量的关系及其对MnZn铁氧体磁性能的影响,并探究了MnZn铁氧体的导电机制。结果表明:随着(Fe2O3)a(MnO)b(ZnO)c主组成配方中a值递增(52.55≤a≤53.35)、b值递减(38.33≥b≥37.52),呈现出Fe2+、Mn3+含量均增加的趋势。随着Fe2+含量增加,Pcv谷底温度向低温方向移动,Pcv(min)先减后增,Pcv(20/70/100℃)均先减后增,均在Fe2+含量=1.55%附近达到最小值;起始磁导率μi(20/70/100℃)均先增后减。根据Pcv-Fe2+含量和μi-Fe2+含量两个关系图在Fe2O3=53.15mol%附近出现极值点这一现象,初步推测铁氧体Znα2+Mnβ-x2+Mnx3+Fey2+Feχ-y3+O4+σ(0.1794≥α≥0.1786,0.754≥β≥0.734,0.0031≤x≤0.0040,0.051≤y≤0.070)的导电机制为:y0.064时小极化子间的束缚能主导,y0.064时电子跃迁主导。     

高密度块状钐铁氮磁体制备的研究进展

钐铁氮化合物(Sm₂Fe₁₇N₃)因具有比钕铁硼(Nd₂Fe₁₄B)更高的磁晶各向异性场和居里温度值及更少的稀土含量,成为新型稀土永磁材料研究热点。但是,由于钐铁氮在600℃左右会分解导致永磁性能消失,因此常规的高温烧结工艺并不适用于钐铁氮烧结磁体的制备,现只能将其与高分子材料复合用作塑磁材料,这就导致Sm₂Fe₁₇N₃的磁学性能无法得到充分发挥。因此,开发低温成型工艺制备全金属高密度块状磁体是获取高性能钐铁氮磁体的关键。经过30多年的努力,科研人员已开发出多种制备钐铁氮磁体的低温快速成型工艺,并获得最大磁能积达到199 k J/m³的高性能磁体。本研究将从磁体的制备方法出发,总结当前块状钐铁氮磁体的研究现状及面临的问题,尤其针对不同成型方法出现矫顽力下降的现象提出分析,并对其今后的发展做出展望。     

铜-石墨烯复合材料的特性及其在烧结NdFeB磁体表面防护中的应用

采用共沉积法于烧结NdFeB磁体表面制备铜-石墨烯复合材料并对其性能进行了表征。结果表明,随着镀液中石墨烯浓度从0增加到0.9 g/L,复合材料表面颗粒细化,形貌更加平整,硬度增高,在极微观视野下,其表面形貌趋向于形成高低起伏状;石墨烯片体以卡槽式堆积于铜基质中,随着复合材料中石墨烯含量的增加,其中氧含量减少,复合材料中铜有从高氧化态向低氧化态或还原态转变的趋势;于0.3 g/L石墨烯的镀液中所制得的复合材料,即其石墨烯原子比例约为10%时,铜结晶性能最好,电化学稳定性最好,对烧结NdFeB表面防护性能最好。     

基于三辊分散原料的3Y-ZrO2/Al2O3陶瓷的制备与表征

原料粉体的均匀分散是3Y-ZrO₂/Al₂O₃陶瓷制备的关键。在工程应用中三辊混合适合于超细陶瓷粉体高黏度浆料的分散,有利于降低分散介质用量,减少干燥时间。本工作以商用3Y-ZrO₂粉体(粒径80 nm)和粗细两种Al₂O₃粉体(粒径3μm和0.3μm)为原料,通过三辊混合、干压成型与烧结,制备3Y-ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷。通过XRD,SEM和万能试验机研究3Y-ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的相组成、显微结构以及弯曲强度之间的关系。结果表明:在3Y-ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷中,除常见的Al₂O₃晶粒弥散相和ZrO₂连续相外,还存在最大尺寸5~10μm的Al₂O₃微聚集区。当添加粗Al₂O₃粉时,3Y-ZrO₂会发生从四方相到单斜相的转变。而当添加细Al₂O₃粉时,四方相的衍射峰向右偏移,同时没有检测到单斜相。对1600℃烧结的复相陶瓷样品,两种Al₂O₃粉的适量添加均有利于获得最大的弯曲强度。但对含有细Al₂O₃粉的样品,弯曲强度较粗Al₂O₃粉样品随Al₂O₃体积分数的增加更为平缓。     

正交实验法优化降温速率制备高磁导率高饱和磁通密度MnZn铁氧体研究

采用正交实验研究了不同降温段的降温速率对MnZn铁氧体磁导率温度稳定性的影响,并在此基础上优化了降温曲线。结果表明,通过正交实验法优化降温曲线,可以制备更加均匀显微结构和较大晶粒尺寸的样品,从而成功地制备得到了高磁导率(μi)高饱和磁通密度(Bs)锰锌铁氧体材料。当降温段1350~1150℃、1150~1000℃和1000~700℃的降温速率分别为0.83℃/min、5.0℃/min和5.0℃/min时,烧结的MnZn铁氧体具有均匀的微观结构和优良的磁性能。此时,烧结体在0~190℃温度区间和应用频率f≤530k Hz时保持高磁导率(μi5000),同时在常温下具有高的饱和磁通密度Bs=530 m T。     

当33atomic％Ce替代Sm时(Sm1-yCey)2Fe17Nx的最大磁能积不下降

本文研究了完全氮化的(Sm1-yCey)2Fe17Nx（y = 0、0.20、0.33、0.40、0.45、0.50、0.67、0.80、1.00）粉末的磁性能和微观结构。当用33atomic％Ce代替Sm时,最大磁能积(BH)max从17.8 MGOe变为17.6 MGOe,几乎没有下降。相应的,性能/稀土价格比率提高了39.2％。 根据能量色散光谱（EDS）分析,Ce倾向于分布在REFe3 / REFe2晶界相中。XPS证实了(Sm1-yCey)2Fe17Nx中Ce离子的价态变化。     

基于磁热耦合法的MnZn铁氧体磁芯温升仿真分析

运用磁热耦合法对PC40 MnZn铁氧体环形和EI型磁芯工作时的温升进行有限元仿真分析。首先利用有限元分析法对环形磁芯的电磁场和温度场进行仿真模拟,并与实验结果比较。结果表明,损耗和温度的仿真分析结果与实验结果符合较好,误差在10%以内。其次采用该方法进一步模拟了形状更复杂的EI型铁氧体磁芯的温升情况,给出了EI磁芯的温升情况和不同位置的温度分布。研究结果表明,磁热耦合法拟合可用于确定异形磁芯的发热点位置和温升情况,从而在设计时采取适当的散热措施,提高功率电子元件性能的稳定性和可靠性。     

高磁导率MnZn铁氧体的氧化还原度调控与磁性能提升

采用氧化物陶瓷工艺制备MnZn铁氧体材料,研究了烧结过程氧分压及热处理氧分压对于其电磁性能的影响。实验表明,烧结过程中的氧分压P(O_2)越高,材料中的Fe²⁺含量越低,烧结体晶粒越大;氧分压的最佳范围在4~7%附近,过高或过低均会降低材料的磁性能。对于因氧分压偏离最佳范围导致磁性能低下的MnZn烧结体,可以通过后续的热处理工艺调节Fe²⁺含量以恢复其磁性能。根据这些结果,综合烧结工艺和热处理工艺的优势,采用21%的氧分压烧结获得较大的晶粒之后再在0.1%的氧分压气氛中热处理的方法调节铁氧体的Fe²⁺含量,获得了25℃时μi=10600,Bs=427 mT,μi(200 kHz)/μi(10 kHz)=98%,综合性能良好的高磁导率MnZn铁氧体磁芯。     

功耗测试过程中功率铁氧体磁芯的温升及其影响因素

对软磁材料的设计和应用来说,磁性参数测试的精确性至关重要。软磁材料测试条件各异,加上材料磁特性的非线性、不可逆性及对温度的敏感性,使得磁参数测试存在一定的偏差。选取适用频率范围较宽的功率铁氧体PC50磁环样品,通过对不同频率f及磁感强度Bm下的损耗测试过程中样品的温升进行监测,考查了磁芯损耗测量过程中不同励磁条件对样品温升的影响。结果分析发现,温升与测试时间、励磁信号的强度和频率呈正相关;根据损耗分离公式通过最小二乘拟合得出其函数关系式。拟合结果与实测数据对比表明该拟合方法可行,由此可估测任意测试条件下的样品温升,在测试前对可能因此引起的误差作出初步判断。     

烧结NdFeB表面铜-石墨烯复合膜的制备与表征

采用电沉积铜-石墨烯（Cu-GR）复合膜的方法对稀土永磁NdFeB材料进行包覆以提高其耐腐蚀性。对Cu-GR膜层的微观结构、水接触角和表面显微硬度等方面进行了分析。结果表明,随着电沉积液中石墨烯的添加量从0 g·L^-1增加到0.9 g·L^-1,膜层的疏水性和硬度随之提高。通过SEM/EDS和XPS表征,验证了石墨烯在Cu-GR膜层中的均匀分散以及Cu-GR复合材料的组成。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究了Cu-GR复合镀层的电化学性能。结果表明,石墨烯的加入使膜层的电化学性能更加稳定、耐蚀性得到提高。当电沉积液中石墨烯添加浓度为0.3 g·L^-1时,获得的Cu-GR复合包覆层在NdFeB基体上表现出最优的综合保护效果。