Fe基纳米晶磁粉芯制备与性能研究

【摘要】摘要：纳米晶软磁材料凭借其独特的结构、优异的磁性能和低廉的价格而倍受关注。同时,纳米晶磁粉芯是制作电感器件、尤其是高频大电流大功率电路电感的重要元件。因为其优越的软磁性能,在部分场合可以代替传统的Fe-Ni、MPP和Sendust粉芯的使用。本文根据企业对产品应用的性能指标要求和实际生产条件,确定了适宜大规模化生产的合金成分,探索了不同的粉末制备工艺和粉芯制备工艺对粉芯相对密度、压溃强度、频率特性、频谱特性、直流叠加特性、矫顽力及损耗的影响,获得了以下结果：(1)与Fe73Si3B24非晶合金相比较,Fe78.4Cu0.6Nb2.5Si9.5B9非晶合金的初始晶化峰与二次晶化峰之间的间距、初始晶化阶段与二次晶化阶段的表观激活能差值均较大,即Fe78.4Cu0.6Nb2.5Si9.5B9非晶合金能更好地通过晶化退火获得具有良好软磁性能的“非晶+纳米晶”双相结构。该合金适宜的晶化处理工艺为：升温速率为25℃/min时,升至540℃保温40min。(2)采用薄带破碎法、高压气体雾化法及雾化粉末球磨法均能制得纳米晶软磁粉末。随着球磨时间的延长,雾化粉末的晶面间距增大,非晶含量增加,晶粒尺寸减小,微观内应变增大。Fe78.4Cuo.6Nb2.5Si9.5B9雾化粉末经过202h球磨后,非晶含量达到约98%；而Fe73Si3B24雾化粉末经过202h小时球磨后,其非晶含量约为78%。粉末的饱和磁感应强度基本不随球磨时间延长而变化,但是矫顽力因内应力增大而有上升的趋势。(3)研究了粉末颗粒尺寸、包覆剂种类及含量、压制压力、退火温度及粉末配比等条件,对磁粉芯的机械性能及磁性能的影响规律。使用较粗颗粒(>150μrn)的薄带破碎粉末,可以制备高压溃强度和有效磁导率的磁粉芯,而使用较细(<40μm)的雾化粉末可制备具有良好频率、频谱、直流叠加和损耗特性、低矫顽力的磁粉芯。采用有机包覆剂的粉芯比采用无机包覆剂的粉芯具有更优良的软磁性能。随着包覆剂含量的提高,粉芯有效磁导率下降、矫顽力增大、损耗降低,直流叠加特性提升。提高压制压力可提高磁粉芯的相对密度、压溃强度及有效磁导率,降低粉芯的矫顽力及损耗,但对磁粉芯直流叠加特性的影响不大。当退火温度低于400℃时,随着退火温度的提高,磁粉芯的相对密度、压溃强度变化不大,但有效磁导率增大、矫顽力与损耗降低；当退火温度为450℃时,组成磁粉芯的磁性粉末表面包覆层会受到破坏,虽然粉芯的矫顽力仍降低,但其涡流损耗急剧增大,总损耗也会升高。适宜的粉末配比：(a)80%100-150μm薄带粉+20%<40μm薄带粉和(b)55%100-150μm薄带粉+45%<40μm雾化粉可以显著提高磁粉芯的有效磁导率,较好的改善频谱特性和直流叠加特性,并有效降低矫顽力,控制损耗。该两种配比方式的磁粉芯的直流叠加性能与美国阿诺德公司生产粉芯性能相当,并已实现了工业生产。文中包含图105
【作者】周娟；
【导师】肖于德；刘华山；
【作者基本信息】中南大学，材料科学与工程，2013，博士
【关键词】纳米晶材料；磁粉芯；晶化动力学；球磨；损耗；

【参考文献】
[1]赵虹.环保型针织服装的面料实验研究与产品开发方案[D].东华大学,服装设计与工程,2004,硕士.
[2]常仁芹,周瑛,卢晗锋,朱秋莲,陈银飞.微波加热脱附回收Y分子筛吸附的酮类有机分子[J].环境工程学报,2014,12:5399-5405.
[3]覃玉群.TNF-α对脑缺血再灌注血管新生作用的研究[D].杭州师范大学,人体解剖学与组织胚胎学,2013,硕士.
[4]胡文娟.高职高专两种英语教材对比[D].武汉理工大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[5]王凌岩.二次锂空气电池用碳空气正极的制备与性能研究[D].国防科学技术大学,材料科学与工程,2012,硕士.
[6]陈近朱.《居延新简》中物量词和称数法探析[D].华东师范大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[7]周力波.基于CVE的入侵检测系统中对DoS攻击的研究[D].哈尔滨理工大学,2004.
[8]王京涛.全承载式客车车身结构有限元分析[D].中北大学,车辆工程,2013,硕士.
[9]颜玉平.共情训练对中学生人际交往能力的影响[D].湖南师范大学,心理健康教育（专业学位）,2013,硕士.
[10]涂序彦陈泓娟.在网络信息海洋中淘金[N].计算机世界,2001-11-19B07.
[11]王倩.政府补助、研发投入与公司业绩[D].南京大学,国际关系,2013,硕士.
[12]闵纲跃.农村户用沼气利用现状分析与综合评价[D].内蒙古农业大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[13]王月华.恒湖农场早稻直播现状与北粳品种引种栽培研究[D].江西农业大学,作物,2012,硕士.
[14]武观,胡颖,陈韦.碳纳米管和石墨烯人工肌肉[J].科学通报,2014,23:2240-2252.
[15]姜跃.强冬性小麦重结晶抑制蛋白基因启动子的分离与鉴定[D].沈阳农业大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[16]蔡振东,张孝凤,邢文超,刘菲,汪洋,王荣.高温热水循环泵设计研究及其应用[J].通用机械,2014,02:64-65.
[17]张彦辉.寿胎丸低极性组分的GC-MS分析及安胎作用药效基础探讨[D].湖南中医药大学,中医妇科学,2014,硕士.
[18]孙吉超.基于精益管理的重汽集团配件管理系统的设计与实现[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2012,硕士.
[19]杜馨.ApoE4对突触线粒体损伤和氧化应激水平的影响与Alzheimer病[D].中国科学技术大学,神经生物学,2012,博士.
[20]葛文杰.Caspase介导的iASPP剪切在凋亡中的作用[D].哈尔滨工业大学,生物学,2014,硕士.
[21]王景芳.炼油化工企业CIMS建设总体框架[J].化工自动化及仪表,2003,01:1-5.
[22]何德华.我国农业商务信息网建设研究[D].华中农业大学,农业经济管理,2000,硕士.
[23]李登高.Robocup救援仿真系统中消防Agent的路径规划与任务分配研究[D].广东工业大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[24]韩润润.放射性脑损伤对认知功能的影响及机制初探[D].华中科技大学,肿瘤学,2013,硕士.
[25]郭佩佩.氮硫掺杂石墨烯的微生物制备及在痕量重金属同步检测中的应用研究[D].华中科技大学,2013.
[26]王晓光.民办高校师资队伍建设的探索[D].天津大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[27]刘新华,李俊兵,刘建英.智能病理图像分析系统设计与实现[J].微机发展,2004,07:45-46+102.
[28]陈瑾.集体主义、长期导向对员工知识共享意愿及个人创新的影响研究[D].浙江大学,2012.
[29]王冀.基于城市经营思想的滨水地区开发建设研究[D].武汉大学,2004.
[30]王赛,杨中平,林飞,孙湖.基于dSPACE的牵引传动系统粘着利用控制半实物仿真平台研究[J].机车电传动,2014,02:26-30.
[31]刘芳辰.中国小成本电影商业价值研究[D].陕西科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[32]黄尚霞.苗族现当代小说中的女性形象研究[D].贵州民族大学,中国少数民族语言文学,2014,硕士.
[33]海玮.宁夏金风煤矿首采区煤层开采过程中地下水水动力场的演化研究[D].吉林大学,水利工程,2014,硕士.
[34]秦丽芳.BIM技术在水电工程施工安全管理中的研究[D].华中科技大学,系统工程,2013,硕士.
[35]孙慢慢.变性淀粉的性质及在酸奶中的应用研究[D].江南大学,食品科学,2012,硕士.
[36]王文宽.我国海上公益救助体系建设研究[D].宁波大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[37]吴冲.大型水电站区域经济影响研究[D].云南财经大学,国民经济学,2013,硕士.
[38]王磊.基于FPGA+LabVIEW的1553B总线监测系统的设计[D].成都理工大学,电路与系统,2013,硕士.
[39]覃小明.社会养老保险个人账户基金投资管理研究[D].广西师范大学,社会保障,2013,硕士.
[40]王大玲,于戈,鲍玉斌.一种具有最大推荐非空率的关联规则挖掘方法[J].软件学报,2004,08:1182-1188.
[41]廖梦婕.大型活动突发事件交通应急疏散模型构建与算法研究[D].吉林大学,交通运输规划与管理,2014,硕士.
[42]陈甜甜.泰兴地区食管癌发病趋势及家族聚集性研究[D].山东大学,流行病与卫生统计学,2013,硕士.
[43]韩芬.日本国民性与侵华战争关系的解析[D].南京师范大学,中共党史,2012,硕士.
[44]李进洲.预应力混凝土桥梁疲劳力学行为试验研究及理论分析[D].中南大学,桥梁与隧道工程,2013,博士.
[45]姜雷.一种改进的蚁群算法及其在水利资源调度中的应用[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[46]钱雅欣.许渊冲文学诗歌翻译理论研究[D].华东师范大学,语言学及应用语言学,2004,硕士.
[47]黄小耘.NTP在电力自动化设备时钟同步中的应用探讨[J].电力系统自动化,2005,15:93-95.
[48]黄云.基于损伤力学的正交异性板疲劳裂纹形成寿命研究[D].西南交通大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[49]杨智渤.现代汉语时间副词的多维度研究[D].东北师范大学,汉语言文字学,2014,博士.
[50]朱红亚.多源气体泄漏扩散的实验及数值模拟研究[D].中国科学技术大学,2013.