FeSiAl磁粉芯工艺研究进展

介绍了FeSiAl磁粉芯的制备工艺,主要包括制粉方法、绝缘包覆、压制成型和热处理等环节。总结了各个环节的作用及对FeSiAl磁粉芯性能的影响。     

FeSiB、Fe75Ga6B15Nb3Cu1和Fe73.5Si7.5Nb3B9Cu1Ga6铁基磁粉芯的制备及其磁性能研究

采用雾化法制备FeSiB粉末、机械球磨法制备Fe₇₅Ga₆B₁₅Nb3Cu₁粉末和Fe_73.5Si_7.5Nb₃B₉Cu₁Ga₆粉末,将这3种合金粉末压制成型得到磁粉芯。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、振动样品磁强计(Vibrating Sample Magnetometer,VSM)和软磁交流分析仪对退火前后磁粉芯的相组成和磁性能进行检测分析。结果表明:未退火状态下3种粉末均发生略微晶化,矫顽力较大,饱和磁感应强度较低。随着绝缘剂包覆量的增加,退火后磁粉芯的密度、饱和磁感应强度、磁导率、磁损耗均降低,1%为最佳的绝缘剂包覆含量。而磁粉芯成型压强的增大,会导致磁粉芯的密度、饱和磁感应强度和磁导率增加,磁损耗降低,2 000 MPa为最佳成型压强。在绝缘剂包覆量为1%,成型压强为2 000 MPa时,退火后3种磁粉芯均发生明显的晶化且饱和磁感...     

铁硅铝磁粉芯的绝缘包覆研究

研究了钝化工艺及不同无机粘结剂对铁硅铝磁粉芯性能的影响。铁硅铝粉末用0.4%(质量分数,下同)的磷酸液钝化,用0.9%的玻璃粉粘结,在1980 MPa下压制成环形样品,700℃氮气气氛保护下退火热处理1 h所制备的铁硅铝磁粉芯综合性能最佳。其有效磁导率可达125.98,50 kHz/100 mT下的体积损耗为316.7 mW/cm3。综合磁性能和有机粘结剂制备的铁硅铝磁粉芯相当,但可以大大提高样品的径向抗拉强度,达到261 N,无需固化处理。同时提高了磁粉芯在使用过程中的抗老化能力。     

磁粉粒径对烧结Nd-Fe-B磁性能和初始磁导率的影响

采用粉末冶金法制备了名义成分为(Pr_(25)Nd_(75))_(25)Dy_6Al_(0.5)B_1Co_1Cu_(0.2)Fe_(bal)的烧结Nd-Fe-B磁体,并研究了不同粒径磁粉制备的烧结Nd-Fe-B磁体磁性能和初始磁化阶段最大磁导率的相应演变规律。结果表明,磁粉平均尺寸为3.0μm时对应的磁体的内禀矫顽力最大,磁粉平均尺寸为3.5μm时对应的磁体的剩磁最高。从磁体的微观结构观察和性能测试发现,磁粉粒径为3.0μm时,烧结磁体主相更加规则、均匀,提高了磁体的矫顽力。随着磁粉平均尺寸进一步减小,磁粉粒径为2.5μm时,富Nd相以氧化物形式发生了团聚,且分布不均匀,磁体晶界出现孔洞,去磁耦合效率下降,导致磁体矫顽力降低;磁体氧含量随着磁粉平均尺寸的减小而增大,磁体内杂质相增多,剩磁下降;增多的杂质相使得磁化初始阶段的最大磁导率降低。     

直流叠加对铁硅铝磁粉芯品质因数的影响

利用LCR测试仪测试有效磁导率(μe)为125及60的铁硅铝磁粉芯在不同交流磁感应强度下的品质因数,发现品质因数随频率出现峰值,有效磁导率为125的磁粉芯在大约30kHz时品质因数出现峰值,而有效磁导率为60的磁粉芯则在80kHz左右时品质因数出现峰值,峰值的高低与交流磁感应强度的数值有关。在上述结果的基础上,再分别对上述磁粉芯在直流叠加状态下的品质因数进行测试,结果发现其品质因数随直流叠加磁场出现峰值,在交流磁感应强度频率分别为50、100kHz以及200kHz时,有效磁导率为125的磁粉芯品质因数在直流叠加磁场强度为1571、3927A/m和5890A/m时到达峰值,而有效磁导率为60的磁粉芯在交流磁感应强度频率分别为150、200kHz以及250kHz时,品质因数则在直流叠加磁场强度为4712、5498A/m和7069A/m时到达峰值,峰值的高低与交流磁感应强度的数值有关,并对其原因进行了分析。     

热处理温度对铁镍钼磁粉心性能的影响

将气雾化制取的铁镍钼粉末经过绝缘、压制等工艺制成磁粉心。在氮气气氛保护下,研究了不同热处理温度后铁镍钼磁粉心的电磁性能变化。结果表明,随着热处理温度的升高,铁镍钼磁粉心的磁导率增大。在650℃的热处理40 min后,在f=50 kHz、B_m=100 mT测试条件下,磁粉心的功耗达到最低值155 mW/cm³,磁粉心的磁导率为130,50 Oe下的磁导率直流叠加特性为55%。磁导率的直流叠加特性随着热处理温度的升高而降低,这是由于热处理温度越高,磁粉心内应力释放越完全,越容易被磁化所导致的。     

粉末挤出成型纳米晶磁粉芯的脱脂与热处理研究

采用粉末挤出成型法制备了Fe<,73.5>Cu<,1>Nb<,3>Si<,13.5>B<,9>纳米晶磁粉芯,讨论了脱脂及热处理对磁粉芯磁性能的影响.结果表明:"硬脂酸-聚丙烯-石蜡"粘接剂的粘接效果好、成型方便;在热处理时间相同时,保温时间越长,温度越高,纳米晶粉颗粒运动越充分,颗粒间的间隙减小得越小,磁导率上升得越多;磁粉芯经脱脂、热处理后纳米晶粉颗粒的间隙减小,使得磁粉芯涡流损耗上升和磁粉芯中心频率下移.     

Fe73.5Cu1nb3Si9B13.5纳米软磁合金磁粉芯的性能研究

实验研究不同制粉方法所生产的Ｆｅ７８．５Ｃｕ１Ｎｂ８Ｓｉ９Ｂ１８．５超微晶合金粉制成的磁粉芯，证明了用控制单辊法制得的该合金磁粉芯性能良好。温度稳定性好，且成本低。     

FeCuNbSiB纳米晶软磁粉芯的制备和磁性能

采用熔体快淬法制备了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9(FINEMET,at%)非晶薄带,通过高能球磨制成磁粉,筛分后的磁粉在0.2%~1.0%(质量分数)的磷酸溶液中钝化,并与0.4%的环氧树脂混合,于1.64~1.96 GPa下压制成磁环。磁环经过500℃去应力退火处理,在非晶基体表面析出晶粒大小为14.3 nm的纳米晶α-Fe(Si)相。通过去应力过程和双相结构的协同作用,纳米晶软磁粉芯表现出优良的磁性能,在100 kHz和0.1 T下的损耗仅为583 mW/cm3。     

热处理温度对铁镍钼磁粉心功耗的影响

采用气雾化粉末制取铁镍钼磁粉心,研究了590～730℃热处理温度下铁镍钼磁粉心的磁导率、功耗变化情况。随着热处理温度的升高,磁粉心的磁导率由110升高到161;功耗先降低后升高,f=100 kHz、B_m=100 mT的条件下,在650℃热处理温度下的磁粉心具有最小的功耗,为488.2 mW/cm³。通过损耗分离可知,涡流损耗占总功耗的比例随着频率f、磁通密度B_m的增大而增大;随着热处理温度的升高,磁滞损耗不断降低,到650℃时磁滞损耗不再有明显变化;热处理温度达到730℃时,涡流损耗升高,这是由于热处理温度过高导致磁粉心内部颗粒之间的绝缘层被破坏所引起的。     

磁场热处理对磁性吸波材料微波吸收特性的影响

采用高能球磨及热处理方法制备Nd11.76Fe82.36B5.88和Nd11.76Fe77.36Cr5B5.88粉体,借助X射线衍射仪和矢量网络分析研究磁场热处理对粉体组织结构和微波吸收特性的影响。结果发现:在热处理过程中,加入磁场可以促进Nd11.76Fe82.36B5.88粉体各铁磁性相和非铁磁性相的晶粒长大,使Nd11.76Fe82.36B5.88粉体反射率的最小值从普通热处理粉体的-14 dB降低到-24.3 dB,Nd11.76Fe77.36Cr5B5.88粉体的反射率最小值从普通热处理粉体的-30.5 dB降低到-48 dB;磁场热处理使Nd11.76Fe82.36B5.88和Nd11.76Fe77.36Cr5B5.88粉体的吸波带变窄,且在微波损耗过程中,磁损耗作用增大,而介电损耗作用减弱。     

新型Fe72.7Si17B6.8Nb2.6Cu0.9纳米晶铁芯的磁场热处理工艺与软磁性能

为满足高频变压器对铁芯低损耗的需求,研究了新型Fe_72.7Si₁₇B_6.8Nb_2.6Cu_0.9纳米晶铁芯的热处理工艺,探讨了铁芯动态、静态软磁性能随无磁场退火保温时间与施加不同磁场强度的横磁磁场退火时的变化规律。结果表明,不加磁场时,保温时间为60 min时铁芯的损耗最低,为P_{20 kHz/0.5 T}=11.82 W/kg,而其静态软磁性能在保温30 min处于最优状态,H_{c30 min}=1.86 A/m。施加横向磁场后,其直流磁性能剩磁和矫顽力显著降低,H_{c40 mT}=0.64 A/m,而其损耗在磁场强度为50 mT达到最低,为P_{20 kHz/0.5 T}=10.53 W/kg。高频范围内涡流损耗在铁芯损耗中起主导作用,新型纳米晶铁芯经横向磁场热处理后高频损耗大幅降低,同时磁导率表现优异。     

Investigation of influence of micro-structure on magnetic properties of amorphous powder core

The influence of micro-structure on magnetic properties of amorphous powder core was investigated. The results show that the amorphous powders of the powder core become crystallized with the increase of annealing temperature, and the permeability decreases from 60 to 12, the core loss increases from 0.2 to 0.3 W·cm-3 , DC-bias characteristic was improved with further increase of annealing temperature, and the magnetic properties become deteriorated due to decrease of permeability and enhancement of coercive force resulting from the crystallization of amorphous powder.     

热处理对0Cr13钢力学性能和磁性能的影响

研究了不同再结晶退火和调质处理工艺对0Cr13不锈钢常温下力学性能和磁性能的影响。结果表明:0Cr13钢经980 ℃×1 h 淬火,水冷+725 ℃×2 h回火,水冷+400 ℃×2 h回火,炉冷处理,可以获得铁素体和马氏体双相组织,力学性能与磁性能的匹配较好;0Cr13钢经980 ℃×1 h淬火,水冷+725 ℃×2 h回火,水冷+870 ℃×2 h回火,炉冷处理,磁性能优异,且矫顽力较小,但强度显著下降。820 ℃×5 h 炉冷再结晶退火后,可获得更加规整、均匀的等轴铁素体组织,强度比调质处理的低,但具有良好的软磁性能。调质处理后采用870 ℃高温回火,可以显著降低材料的矫顽力H_c和剩余磁感应强度B_r,去磁场时可快速退磁。0Cr13钢中铁素体量多则弱磁特性好,马氏体量多则强度高,磁性能和强度存在一定的矛盾关系,较好的磁性能会损失一定的强度,反之亦然。     

热等静压对铁基非晶纳米晶合金软磁性能的影响

在铁基非晶纳米晶合金,普通氮气热处理最佳退火温度的基础上,将热等静压工艺引入到非晶带材磁芯的退火工艺中,探究热等静压工艺对Fe基非晶纳米晶合金软磁性能的影响。用X射线衍射仪、精密磁性元件测试仪和软磁交流设备测量了铁基非晶带材的晶体结构、磁芯的电感L和磁损耗P_s等。结果表明,在频率100 kHz和工作磁感应强度B_m=0.1 T时,普通氮气保护退火样品的矫顽力和磁损耗为2.04 A/m、10.10 W/kg,而热等静压样品则为1.33 A/m、6.58 W/kg,分别降低了53.4%、34.9%;普通氮气保护退火样品的有效磁导率和品质因数为11 579、0.46,而热等静压则为15 980、0.70,分别增加了38.0%、52.2%。     

热处理对Fe-6.5wt%Si合金冷轧薄板组织及磁性能的影响

Fe-6.5wt%Si合金具有优异的软磁性能,但由于有序相的出现,室温塑性低,很难用传统的轧制方法制备薄板。研究了一种特殊的轧制方法和相应的热处理工艺,冷轧出了厚度为0.03～0.05mm的该合金薄板。在制备过程中,通过观察热处理前后材料显微组织,硬度和结构的变化,研究热处理对材料塑性的影响;通过观察冷轧薄板热处理前后磁性能的变化,研究热处理对磁性能的影响。研究表明,通过采取不同的热处理手段,可以抑制部分有序相的生成,提高材料塑性或者生成有序相,提高材料磁性能。     

磁场热处理对纳米复相Nd2Fe14B/α-Fe永磁体磁性能的影响

研究了磁场热处理工艺对Nd10.5Fe76.4Co5Zr2B6.1永磁体组织结构和磁性能的影响,采用XRD、AFM等方法对合金的组织结构、晶化行为进行了研究.结果表明:与传统热处理工艺相比,晶化过程中外加磁场可促进快淬NdFeB粉末的晶化,降低晶化温度,缩短晶化时间;磁场热处理可细化晶粒,增强晶粒间磁交换耦合作用,提高磁性能;在外加磁场为0.28 T,经670℃/10 min晶化处理后,可获得最佳磁性能,Br=0.670 T,Hcj=687kA/m,Hcb=427 kA/m,(BH)m=75 kJ/m3.     

固化剂对非晶纳米晶铁芯磁性能的影响

研究了固化剂对非晶纳米晶带材制作的铁芯磁性能的影响规律。结果表明,在不同粘度条件下,固化剂的热膨胀系数随温度的增加而增加,但存在两个转折点,这与其中发生的晶型转变有十分密切的关系;随着固化剂粘度增加,非晶铁芯和纳米晶铁芯的损耗变化率增加,磁导率变化率先增大后减小,这主要是由于在不同粘度下固化剂的膨胀系数不同导致铁芯内应力不同而引起铁芯磁性能的变化。本研究中,非晶和纳米晶铁芯在粘度为90 MPa·s时,损耗及磁导率变化值较低。     

热处理温度对Fe-Ni合金薄膜微结构及磁性的影响

采用直流电沉积法在硫酸盐-氯化物镀液中制备了Fe-44wt%Ni纳米晶合金薄膜.通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)以及开路磁测量装置,对Fe-44wt%Ni合金薄膜镀态和退火态样品的微结构和磁性能进行测量.结果表明:退火温度升高能够降低薄膜内应力,使薄膜结晶均匀,但对薄膜晶粒尺寸和磁性能影响很大.Fe-44wt%Ni合金薄膜是由γ-(Fe,Ni)相和α-(Fe,Ni)相构成.在250℃真空退火处理1h后Fe-44wt%Ni合金薄膜的晶粒尺寸在20～30 nm之间,且具有良好的软磁性能,饱和磁感应强度BS为1.06T,矫顽力HC为40A/m.     

Influence of heat treatment on high frequency soft magnetic properties of Finemet amorphous alloy

In order to study high-frequency soft magnetic properties of Finemet amorphous alloy, the microstructural change and nanocrystallization under different heat treatment conditions were investigated by XRD and TEM. The crystallite size of α-Fe was calculated from the XRD pattern using the Scherrer formula, while the high frequency magnetic properties were measured at room temperature by TPS-200SA exchange tester. The results of XRD and TEM indicate that the nanocrystallization occurs at 500 ℃. When the annealing temperature increases to 560 ℃, the amorphous alloy becomes totally nanocrystallized and the crystallites distribute homogeneously, thus an excellent combination of soft magnetic properties is obtained.