铁硅铝/铁硅金属磁粉芯制备及磁特性研究

摘要

铁硅铝/铁硅磁粉芯因其具有较高的饱和磁感应强度、高电阻率、低磁致伸缩和相对较低的损耗，被广泛应用于通讯、不间断电源(UPS)、固体激光电源、光伏发电系统、LED驱动等领域。本文主要研究了绝缘包覆、成型压力、热处理温度等制备工艺对铁硅铝/铁硅磁粉芯的磁性能影响，取得的主要结果如下：
　　利用硝酸铝水解在Fe-Si-Al粉末表面形成铝溶胶，并在热处理过程中形成高电阻率和热稳定性的Al2O3包覆层，得到的磁粉芯的损耗最低为101mW/cm3。
　　设计了氧化锰包覆层，改善了 Fe-Si磁粉芯的直流偏置稳定性和损耗特性。通过SEM、EDS以及 XPS分析了粉末包覆层的微观形貌和组成成分。采用VSM表征样品的静态磁参数。结果表明，利用高锰酸钾碱性溶液对 Fe-Si-Al/Fe-Si合金磁粉表面改性后，可以在其表面均匀地包覆氧化锰绝缘层。根据KMnO4含量的不同，颗粒表面绝缘层厚度在20-210nm范围可控。相对于高锰酸钾含量0％的样品，添加量为1.5%的样品直流叠加性能(μ(H)/μ(0))提高了约26%，损耗降低100mW/cm3（f=50kHz）。
　　设计了硅溶胶/三偏磷酸钠/硅溶胶包覆层，优化了成型压力及热处理温度条件，制备出高性能铁硅磁粉芯。这种类“三明治”结构的包覆层，有效地改善了 Fe-Si磁粉芯的磁性能。相对于没有添加三偏磷酸钠的样品，添加0.15%三偏磷酸钠的样品直流叠加性能提高约7%，损耗降低约25mW/cm3(f=50kHz)。
　　研究了成型压力和热处理温度对 Fe-Si-Al/Fe-Si磁粉芯直流叠加性能和损耗特性的影响。随着成型压力从1095MPa增大到1867MPa，铁硅铝磁粉芯损耗降低约40mW/cm3。当温度从600℃升至750℃，磁芯功率损耗降低约60 mW/cm3。

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1 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 铁硅铝/铁硅磁粉芯的理论分析与测试方法

2.1 铁硅铝/铁硅合金粉的结构特点

2.2 铁硅铝/铁硅磁粉芯的主要性能参数和影响因素

2.3 铁硅铝/铁硅磁粉芯性能表征

3 铁硅铝磁粉芯性能调控研究

3.1 铁硅铝合金磁粉分析

3.2 磷化/硅酸钠包覆层对水雾化铁硅铝磁粉芯特性影响

3.3 Al2O3包覆对水雾化铁硅铝磁粉特性的影响

3.3 铁硅铝磁粉芯直流叠加性能调控

3.4 铁硅铝磁粉芯损耗特性调控

3.5 本章小结

4铁硅磁粉芯性能调控研究

4.1 铁硅合金磁粉分析

4.2 MnO2纳米包覆层对气雾化铁硅磁粉芯特性影响

4.3 三偏磷酸钠/硅溶胶包覆对气雾化铁硅磁粉特性的影响

4.4 不同包覆工艺对气雾化铁硅磁粉芯特性影响

4.5 铁硅磁粉芯直流叠加性能调控

4.6 铁硅磁粉芯损耗性能调控

4.7 本章小结

5 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

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