铁基软磁粉末复合材料

软磁粉末复合材料的性能主要取决于原材料的纯度、添加元素和适当的生产工艺。采用低夹杂含量的铁粉,在烧结过程中防止氮和碳在大气中溶解,可以大规模生产具有良好软磁性能的粉末冶金零件。本文简要论述软磁粉末复合材料的制造工艺、磁性和主要用途。     

铁粉纯度和粒径对磷化铁粉软磁复合材料磁性能的影响

研究了铁粉纯度和粒径对磷化铁粉软磁复合材料磁性能的影响。结果表明,铁粉经磷化后,表面成功包覆了完整均匀的磷酸盐绝缘层。铁粉纯度提高,软磁复合材料磁芯的密度和磁导率增大,同时磁滞损耗降低。铁粉粒度增大,磁芯密度和磁导率增加,中高频率下磁损耗明显增加,且频率越高越明显。     

镁合金磷化工艺及磷化膜性能的研究

为了有效提高镁合金表面涂层的防护能力,研制了特定的配方体系对AZ31D镁合金基体进行磷化处理,并进行涂装和性能检测试验.结果表明,该配方体系能制备出表观均匀、细致的磷化膜,金相显示其晶粒均匀.该磷化膜与有机涂层的结合力牢固,用划格法测定膜与环氧涂层甚至与丙烯酸涂层的附着力均能达到1级,而没有磷化膜的金属基体与丙烯酸涂层的附着力仅能达到2级.通过48 h中性盐雾试验表明,有磷化膜的涂层比没有磷化膜的涂层的耐腐蚀性能有所提高.     

NiZnFe_2O_4包覆铁基软磁复合材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法制备的NiZnFe_2O_4作为绝缘剂包覆铁粉来制备铁基软磁复合材料,并研究了NiZnFe_2O_4含量和成型压力对复合材料磁性能的影响。采用SEM,EDX线扫描及元素面分布分析显示在铁粉颗粒表面存在一层均匀的NiZnFe_2O_4包覆层,绝缘包覆层的存在可以有效地提高软磁复合材料的电阻率。实验结果表明,随着NiZnFe_2O_4包覆剂含量的增加,软磁复合材料的复数磁导率实部值逐渐降低,与其他含量的样品相比,NiZnFe_2O_4含量为3%(质量分数,下同)的样品具有最低的复数磁导率虚部值和相对较高的复数磁导率实部值。NiZnFe_2O_4包覆剂的加入,可以大幅降低材料内部的磁损耗,在100kHz时其磁损耗仅为未包覆样品的16.2%。当NiZnFe_2O_4的含量为3%,成型压力为1000MPa时,软磁复合材料的密度达到7.14g/cm~3,饱和磁感应强度为1.47T。     

铁基软磁复合材料的SiO2包覆研究进展

软磁复合材料在诸多领域有着重要的应用,随着技术的发展,对软磁复合材料的性能要求也在不断提高中。为了满足在高频率和高功率工况下的应用需求,需要开发低损耗、高磁导率的软磁复合材料。SiO₂作为绝缘包覆介质具有高电阻率和高热稳定性,能够通过多种方法包覆在磁粉颗粒上,因此在新型软磁复合材料开发领域得到广泛的应用。总结了溶胶凝胶法、化学液相沉积法、反相微乳法、化学气相沉积法、双层包覆法和改性树脂包覆法在铁基软磁复合材料的SiO₂绝缘包覆上的应用,归纳了上述各绝缘包覆方法的特点,并按其特点进行了分类,指出了当前SiO₂绝缘包覆面临的一些问题,并对未来绝缘包覆方法的发展进行了展望。     

中温磷化工艺设计

阐述了中温磷化成膜机理、配方设计模型，提高Ｐ比的方法，磷酸二氢盐的制取，氧化促进剂的作用和添加方法，酸度调整及减少磷化渣的工艺措施。     

软磁锰锌铁氧体的制备及性能研究

采用化学共沉淀法和真空烧结工艺制备了尖晶石型锰锌铁氧体系列样品,研究了ZnO含量及烧结温度对样品性能的影响.结果表明:随着ZnO含量增加,样品的μi逐渐增加,但Bs及Tc随之下降;在1400℃附近能获得较好的磁性能.当ZnO含量=24.5mol％时,样品的μi=7041,Bs=310.9mT,Hc =4.3A/m.     

颗粒包覆软磁复合材料制备和电磁特性研究进展

具有大功率、低损耗及高温使用特性的软磁复合材料是目前磁性材料领域研究的一个重要方向。这种材料可以制备特定环境使用的高性能电磁部件,如高温和高速电机的转子,在航空航天、电子电工、能源和混合动力汽车等领域有着潜在的应用前景。由于软磁复合材料具有较低的成本和较好的耐蚀性,有希望发展成为实用的新型软磁材料,弥补传统金属软磁材料和软磁铁氧体使用性能的不足,一直受到人们的重视并得到了广泛的研究。结合作者所在实验室近几年来在软磁复合材料领域的研究工作,介绍国内外在金属磁性颗粒包覆软磁复合材料的制备工艺、界面结构和电磁特性及其应用的研究进展。根据研究现状和实际应用的要求,提出软磁复合材料研究所面临一些问题,并对这类材料的发展进行展望。     

Fe基软磁复合材料的断裂性能研究

基于两步热处理法进行了Fe基软磁复合材料的制备研究,成功制备出具有较高抗弯强度的软磁复合材料(SMCs),研究并分析了微观组织结构与抗弯强度的内在关系。将Fe粉表面钝化增加了Fe与具有优异介电性能的有机硅环氧树脂的结合键,提高了材料的抗弯强度,其强度达到45.3 MPa。能谱(EDS)及有限元方法(FEM)分析表明,SMCs制备中产生的孔洞及裂纹主要分布在树脂层及树脂-Fe界面,在外加载荷作用下,裂纹影响孔洞外缘的应力分布,并朝着共同断裂失效的方向扩展,故对SMCs的强度产生不利影响。为了提高SMCs的强度,需要保证树脂涂覆完整,并进一步提高树脂层本身及树脂与纯铁的粘结强度,采用热压方式减少材料中的孔洞数量。     

Microstructure evolution and soft magnetic properties of Fe-based nanocrystalline soft magnetic composites coated with lubricant

Here, the influence of zinc stearate on the microstructure and soft magnetic properties of the Finemet nanocrystalline soft magnetic composites (NSMCs) was systematically investigated. The results demonstrate that the core loss (P_cv) decreases and the effective permeability (μ_e) increases of the NSMCs with increasing zinc stearate from 0 wt% to 2.0 wt%, which can be attributed to the reduction of residual stress during compaction. Further increasing zinc stearate up to 3.0 wt%, the P_cv increases sharply, while the μ_e shows a decreasing trend. It can be considered that the addition of excess lubricant decomposes to CO₂ during annealing, which deteriorates the magnetic properties. After annealing at 560 °C, a thin hybrid layer of only about 53.6 nm containing iron phosphate, ZnO, and SiO₂ is formed in the NSMCs with 2.0 wt% zinc stearate, which exhibits excellent soft magnetic properties such as low P_cv of 174 kW/m³ and high μ_e of 66.7 at B_m = 0.1 T for 50 kHz. In addition, loss separation has been carried out and suggests that the addition of lubricant mainly affects hysteresis loss in the total energy loss of NSMCs.     

稀土La改性铁基非晶带材组织结构与软磁性能研究

主要研究掺杂了不同含量稀土La后的铁基非晶带材Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材组织结构与软磁性能.结果表明,随着稀土La掺杂含量的增加,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶带材的Fe-Si相的析出温度下降,而Fe-B相的析出温度则升高,一方面,非晶的热稳定性下降,另一方面,有利于控制Fe73.5...     

Fe-Si磁性颗粒/环氧树脂复合材料的冲击和磁学性能

采用双酚A型WSR-615和缩水甘油胺型AG-80环氧树脂为基体,以Fe-Si磁性颗粒为填料,通过热压成型方法制备了高含量磁性Fe-Si颗粒/环氧树脂复合材料。研究了环氧树脂基体的玻璃化温度和冲击强度及Fe-Si磁性颗粒含量对Fe-Si/环氧树脂复合材料的冲击强度和磁化强度的影响及温度敏感性。研究结果表明：随着磁性颗粒含量的增加,Fe-Si/环氧树脂复合材料的冲击强度和磁性能增加。当磁性颗粒体积分数由54 vol%增加到66 vol% 时,Fe-Si/环氧树脂的冲击强度和饱和磁化强度分别由4.03 kJ/m²和162.07 emu/g增加到7.16 kJ/m²和175.04 emu/g。Fe-Si/环氧复合材料在-60 ℃~140 ℃ 范围内的温度敏感性低,符合实际应用对复合材料稳定性的要求。     

Ti元素掺杂对Fe-3Si基软磁复合材料组织结构及磁特性的影响

采用气雾化制粉技术并结合模压成形方法制备xTi/Fe-3Si-0.5Al-2Ni（x=0,1,2）软磁复合材料,通过XRD、SEM、综合物性测量系统（PPMS）以及软磁交流测量仪等装置表征和分析了合金粉末的相结构、形貌、磁特性及Ti/Fe-3Si-0.5Al-2Ni软磁复合材料的磁性能,探讨了Ti元素掺杂对合金粉末居里温度、饱和磁化强度等性能的影响,并着重研究了Ti元素添加对Ti/Fe-3Si-0.5Al-2Ni软磁复合材料有效磁导率、功率损耗、矫顽力等动态磁学特性的影响。结果表明：气雾化合金粉末只存在单一的α-Fe（Si）固溶相,球形度高;Ti元素的掺杂可提高粉末居里温度,但饱和磁化强度有小幅度的弱化;另外,随着Ti元素含量的增加,Ti/Fe-3Si-0.5Al-2Ni软磁复合材料有效磁导率升高,而功率损耗和矫顽力降低,当Ti元素含量为2wt%时,软磁复合材料获得较佳的综合磁性能。     

添加Ni对FeZrNbB合金的非晶形成能力与软磁性能的影响

利用单铜辊甩带法制备Fe(86-x)Zr2Nb2B10Nix(x=0、1、3和5)非晶合金带材。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、振动样品磁强计以及精密磁性器件分析仪研究Ni元素对FeZrNbB合金带材的非晶形成能力和软磁性能影响。结果表明Ni元素能明显提高该体系合金的非晶形成能力,并使淬火态非晶合金带材的一级起始晶化温度提高;通过合金的退火处理,在Fe(86-x)Zr2Nb2B10Nix合金体系中含Ni元素的合金带材可以析出最小粒径为12(12.15)nm的α-Fe(a)纳米晶,获得较低的矫顽力为8.1A/m;其中Fe85Zr2Nb2B10Ni1非晶合金带材经过510℃保温20min热处理后可以获得较高的饱和磁感应强度为1.61T,有效磁导率提升到48.4k,矫顽力下降到8.3A/m。     

Si的添加对FeNiMoB合金非晶形成能力与软磁性能的影响

利用单铜辊甩带法制备Fe40Ni38Mo4B(18-x)Six(x=0,2,4,6,8,10和12)非晶合金带材,并用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)以及精密磁性器件分析仪研究Si元素对Fe Ni Mo BSi合金带材的非晶形成能力和软磁性能影响。结果表明,随着Si元素的添加,合金带材的矫顽力Hc先减小后增大,并在x=4时最小为5.8 A/m;Fe40Ni38Mo4B14Si4合金带材在405℃保温10 min热处理后获得较高的饱和磁化强度为112.63 A·m2/kg,在345℃保温10 min热处理后获得较低的矫顽力为7.0A/m。     

纳米晶软磁材料的磁性能

介绍了纳米晶软磁材料所具有的独特结构和优异的磁性能。从纳米晶软磁材料的微观组织结构和宏观磁特性紧密相关的角度,探讨了铁基纳米晶合金的结构与磁性之间的依赖关系。     

Structure and magnetic properties of ZrO2-coated Fe powders and Fe/ZrO2 soft magnetic composites

Fe particles were coated with ZrO₂ nanopowders using mechanical milling method combined with high temperature recovery annealing process. The effect of milling time on particle size, phase structure and magnetic properties of the core-shell structure powders was studied. Scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) revealed that the surfaces of the composite powders comprised thin and uniform layers of ZrO₂ insulating powders after milling. Also, the SEM images showed the morphology of micro-cellular structured compacts with cell-body of Fe particles and indicated that Fe particles were well separated and insulated by thin ZrO₂ layers. The Fe/ZrO₂ soft magnetic composites displayed much higher electrical resistivity, lower core loss than that of the pure Fe powder cores without ZrO₂ layers at medium and high frequencies. The preparation method of ZrO₂-insulated Fe powders provides a promising method to reduce the core loss and improve the magnetic properties for soft magnetic composite materials.     

铁基纳米微晶玻璃包裹丝的软磁性能及巨磁阻抗效应

采用高频感应加热熔融拉引法制备Fe73.0Cu1.0Nb1.5V2.0Si13.5B9.0玻璃包裹合金非晶细丝，经不同温度下退火处理得到玻璃包裹纳米微晶丝，并对其软磁性能及其巨磁阻抗效应的特点进行了研究。结果表明，样品在退火温度为540～570℃时具有最佳软磁性能，并在570℃得到最大磁阻抗变化为253％．是目前国际同类材料的玻璃包裹丝中观察到的最大值。