软磁复合材料用不同纯度铁粉与工艺条件的比较

摘要

软磁复合材料(Soft Magnetic Composites,SMCs)作为电机铁芯材料不仅能有效降低高频涡流损耗，而且还结合了粉末冶金技术的生产优势，可使其制品具有能效高，体积小，重量轻的特点，在未来几年它将在航空、汽车、家用电器以及其他领域得到广泛的应用。目前SMCs普遍采用高纯高压缩性的水雾化铁粉为原材料，这使成本居高不下。如果能实现用较低纯度铁粉取代高纯铁粉在SMCs中的使用，并通过控制生产工艺条件来完善制品性能，这将使生产成本大大降低。
　　本文通过测量铁粉压坯的质量与尺寸计算了不同纯度铁粉在一定压制条件下的压坯密度；利用维氏显微硬度测试仪测定了压坯在不同工艺条件下的显微硬度的变化，并定性分析加工硬化程度的变化；利用扫描电镜(SEM)与金相显微镜观察并比较了不同纯度铁粉压坯的微观结构。本文研究内容主要包括以下两个方面：
　　(1)比较三种不同纯度铁粉的物理性质、化学组成、颗粒形貌、物相组成及升温时的氧化程度，分析铁粉性质对压坯性能的影响；
　　(2)通过控制压制压力、压制方式、退火温度、保温时间、炉内气氛等工艺条件，比较三种不同纯度铁粉压坯的密度、显微硬度及微观结构，掌握不同纯度铁粉的压坯性能与工艺条件之间的关系。
　　实验结果表明，铁粉的纯度、杂质种类与含量、颗粒粒径分布与形貌等性质对其压坯性能影响显著；一定压力下，高纯铁粉更易达到较高压坯密度，且加工硬化程度较低。低纯铁粉压制前在还原气氛中进行预退火处理，可以有效去除表面氧化物，提高压缩性，改善颗粒形貌，有利于其压坯的进一步退火。
　　500°C中温退火30min后，低纯度铁粉显微硬度下降30％，而高纯铁粉变化不明显，即使延长保温时间至180min，硬度值也只降低15%，而此时低纯度铁粉压坯硬度比退火前降低了40%。这说明中温退火时，低纯度铁粉中的加工硬化程度比高纯铁粉更易于降低。这对热处理温度受绝缘包覆层耐热性能限制的SMCs来说非常有利，为进一步选择SMCs原材料，设计合理工艺条件提供依据。

目录

软磁复合材料用不同纯度铁粉与工艺条件的比较

COMPARISON OF DIFFERENT PURITY IRON POWDERS AND PROCESSING CONDITIONS FOR USE IN SOFT MAGNETIC COMPOSITES

摘 要

ABSTRACT

NOMENCLATURE

LIST OF TABLES

LIST OF FIGURES

CHAPTER1 INTRODUCTION

1.1 Background

1.2 Fundaments of SMC materials

1.2.1 SMC materials

1.2.2 Preparation processes of SMCs

1.2.3 Influencing factors to SMC properties

1.3 Recent development in SMCs

1.3.1 Insulate coating technology

1.3.2 Iron powder quality

1.3.3 Compaction

1.3.4 Heat treatment

1.4 Main contents and significance of this work

CHAPTER2 MATERIALS AND EXPERIMENTAL PROCEDURE

2.1 Raw materials and sample preparation

2.1.1 Raw materials

2.1.2 Preparation of specimens

2.2 Research and characterizations

2.2.1 Research

2.2.2 Characterization

CHAPTER3 ANALYSIS OF IRON POWDER

3.1 Properties and morphology of iron powders

3.1.1 Analysis from manuals

3.1.2 Morphology of iron powder

3.2 Characterization of iron powder

3.2.1 XRD spectra analysis

3.2.2 DTA and TG analysis

3.3 Conclusions

CHAPTER4 EFFECTS OF IRON PURITY AND PROCESSIONG CONDITIONS ON COMPACTS

4.1 Compaction

4.1.1 Compaction pressure

4.1.2 Compaction mode

4.2 Heat treatment

4.2.1 Heat treating temperature

4.2.2 Holding time for annealing

4.2.3 Atmosphere

4.2.4 Deoxidization of less purity powder

4.4 Conclusions

CHAPTER5 CONCLUSION

5.1 Summary

5.2 Recommendation for future work

REFERENCES

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