纳米晶FeCuNbSiB合金粉末及磁粉芯的研究

摘要

本文研究了纳米晶Fe<,73.5>Cu<,1>Nb<,3>Si<,13.5>B<,9>合金粉末及磁粉芯制备过程中的工艺因素对磁性能的影响。实验采用机械球磨法制备纳米晶合金粉末，筛分粒度为-100目，绝缘剂含量为2～12wt％，成型压力为18t/cm<'2>～21t/cm<'2>。实验结果表明： 采用滚动球磨法、行星球磨法和振动球磨法制备纳米晶粉末，以振动球磨法制粉形貌和制粉效率较好，采用振动球磨法后再进行三次气流破碎的粉末在扫描电镜中形貌更佳，用其制成的磁粉芯具有良好的频率特性、直流叠加特性及高的品质因数； 进行机械球磨后，采用经完全氧化和部分氧化的粉末制成的磁粉芯，与采用未处理和未氧化的粉末制成的磁粉芯相比，频率特性和品质因数明显改善和提高，直流叠加特性略有改善； 对于不同粉末粒度制成的磁粉芯，粉末颗粒越细，所制磁粉芯的频率特性和直流叠加特性越好，品质因数Q值越高，但获得的电感比较低；通过调整粉末粒度可以获得不同有效磁导率的磁粉芯； 适当加入不同比例的Fe粉后，磁粉芯的频率特性和品质因数Q得到改善和提高，以60％Fe粉加入量最好；在低直流偏磁场范围内，Fe粉的加入有利于改善磁粉芯的直流叠加特性；但在高直流偏磁场范围内，不利于改善磁粉芯样品的直流叠加性能： 绝缘工艺是磁粉芯制备的关键工艺。首先，实验在1＃绝缘方案基础上进行绝缘剂种类的重新选择，初步探索粘结剂的影响；其次，在4＃绝缘方案基础上对比考查粘结剂成分调整对样品磁性能的影响；然后，在5＃绝缘方案基础上考查粘结剂中硅酸酯和MS的最佳比例，最后，在5＃绝缘方案上，考查主绝缘剂云母添加量对磁粉芯样品磁性能的影响，确定合适的添加量。实验发现，减少绝缘剂中粉末整体用量和粘结剂中硅酸酯量、一定范围内增加粘结剂用量和云母添加量，均对磁粉芯频率特性、品质因数和直流叠加特性有明显的提高，硅酸酯和MS的两者比例以1：3最好； 确定固化处理处理时间时要结合固化处理温度综合考虑，420℃×1h及520℃×0.5h后磁粉芯具有良好的综合磁性能；采用不同气氛的磁粉芯固化处理实验中，N<,2>和Ar对于改善磁粉芯样品的频率特性和直流叠加特性影响不大，但用N<,2>作保护气氛，可略微提高样品的品质因数Q。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章研究背景

1.1软磁材料的发展概况

1.1.1软磁材料的发展历程

1.1.2铁基软磁材料的发展历程

1.1.3纳米晶铁基软磁合金研究简介

1.2金属磁粉芯的研究概况

1.2.1金属磁粉芯的性能特点

1.2.2磁粉芯的分类

1.2.3金属磁粉芯材料的发展现状

1.2.4纳米晶复合磁粉芯的研究概况

1.3论文目的及意义

第二章实验技术与方法

2.1试验样品的制备

2.1.1样品制备的工艺流程

2.1.2 1K107薄带的制备

2.1.3薄带的脆化处理

2.1.4粉末的制备方法

2.1.5粉体预处理

2.1.6磁粉芯的压制成型

2.1.7磁粉芯成型后固化处理

2.2试验样品的组织结构分析与性能测试

2.2.1试验样品的组织结构分析

2.2.2试验样品的性能测试

第三章纳米晶粉末制备工艺的研究

3.1 Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9合金在加热过程及退火后的组织结构

3.2粉末制备工艺

3.2.1制粉方法对粉末形貌的影响

3.2.2制得1K107粉末的粒度分析

3.2.3不同制粉方法的制粉效率

3.2.4不同制粉方法的磁性能比较

小结

第四章不同工艺对纳米晶复合磁粉芯磁性能的影响

4.1样品静态磁性能的测试

4.1.1Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9磁粉压块和磁粉的磁滞回线

4.1.2磁粉芯样品和薄带铁芯的磁滞回线

小结

4.2粉未退火

4.2.1粉末氧化程度对磁粉芯频率特性的影响

4.2.2粉末氧化程度对磁粉芯直流叠加特性的影响

小结

4.3粉末粒度对磁粉芯性能的影响

4.3.1粉末粒度对磁粉芯频率特性的影响

4.3.2粉末粒度对磁粉芯直流叠加特性的影响

小结

4.4金属粉末成分调配

4.4.1加入Fe粉后对磁粉芯频率特性的影响

4.4.2加入Fe粉对磁粉芯直流叠加特性的影响

小结

4.5绝缘工艺的影响

4.5.1不同种类绝缘剂的影响

4.5.2粘结剂成分调整的影响

4.5.3粘结剂比例调整的影响

4.5.4主绝缘剂云母添加量的影响

小结

4.6成型后磁粉芯固化处理工艺

4.6.1固化处理温度的影响

4.6.2固化处理时间的影响

4.6.3固化处理气氛的影响

小结

4.7磁粉芯有效磁导率μe与磁性粉体μi的关系

4.8要解决的问题

结论

参考文献

致谢