微合金化Fe-6.5wt.%Si合金粉末及其磁性能研究

发布时间：2017-04-29 16:07

  本文关键词：微合金化Fe-6.5wt.%Si合金粉末及其磁性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Fe-6.5wt.%Si合金是一种性能优异的软磁材料,具有良好的直流偏磁特性,较低的磁损耗和较低的成本的特点,在开关电源、电动汽车以及光伏产业应用广泛。但是,由于合金中Si含量较高,导致合金质脆,常规的冷轧、热轧方法难以成型,因此一般将合金制成合金粉末,再利用粉末冶金方法制成磁粉芯。气雾化方法制取的合金粉末具有球形度高、表面光滑、氧含量低等特点,利于包覆处理,因此本文采用气雾化方法制取合金粉末。Ni是一种磁性元素,Ni元素的添加能够提高合金的磁导率,降低矫顽力和磁损耗,但Ni添加量过高会导致金属熔体粘度增大,雾化过程受阻。本文在总结大量关于Fe-6.5wt.%Si性能优化方法的基础上,确定了气雾化工艺以及微合金化的方法,制取了Fe-6.5wt.%Si-xwt.%Ni(x=0,0.2,0.5,0.8,1.0)等5种合金粉末,并研究了Ni元素对粉末物理性能以及磁性能的影响。研究表明,适量Ni元素的添加,能够改善合金粉末的性能。对粉末的物理性能进行检测分析可知,气雾化粉末颗粒呈单峰分布,且近似正态分布,氧含量较低,一般低于250ppm。添加Ni元素后,金属熔体粘度增加,表面张力增大,雾化时间延长,同时使得粉末颗粒尺寸增大,粉末颗粒中位径从21.04μm增大到38.62μm;粉末颗粒表面光洁度逐渐下降,不规则粉末颗粒和卫星球增多。随着频率的增加,磁导率基本保持不变,矫顽力成近似线性升高,磁损耗成近似抛物线升高,品质因数成近似二次函数降低。随着Ni元素的添加量,磁导率、矫顽力、磁损耗和品质因数等几个磁性能参数均先变差后变好,并在Ni添加量为1.0wt.%时获得最优性能,在100kHz,50mT下,矫顽力为307.9A/m,磁损耗为4595mW/cm3。以Fe-6.5wt.%Si-1.0wt.%Ni磁粉芯为例研究退火温度影响磁粉芯磁性能,773K时,内应力不能完全去除,会阻碍磁畴的转动;973K时,绝缘包覆层发生部分烧蚀,磁粉芯内部生产氧化物,降低磁性能;在退火温度为873K时,磁粉芯磁性能达到最佳值。粉末粒度能够影响磁粉芯磁性能,粉末粒度越细,磁导率越低,矫顽力越高,但磁损耗较低,品质因数较高。因此,工业生产中,应合理进行粒度配比,以便获得满足要求的性能。
【关键词】：磁粉芯 气雾化 磁导率 矫顽力 磁损耗
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM271.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-25
• 1.1 引言10
• 1.2 磁性材料的基本特性10-12
• 1.2.1 磁性材料的磁化过程10-11
• 1.2.2 常用的磁性能参数11-12
• 1.3 软磁材料概况12-16
• 1.3.1 金属软磁材料13-15
• 1.3.1.1 金属软磁合金13-14
• 1.3.1.2 金属磁粉芯14-15
• 1.3.2 铁氧体软磁材料15-16
• 1.4 常见的制粉工艺16-19
• 1.4.1 气雾化制粉工艺16-19
• 1.4.2 水雾化制粉工艺19
• 1.4.3 球磨制粉工艺19
• 1.5 课题研究背景19-20
• 1.6 国内外研究现状20-23
• 1.7 选题依据23
• 1.8 研究内容及研究方法23-25
• 1.8.1 研究内容23-24
• 1.8.2 研究方法24-25
• 2 实验方法25-32
• 2.1 引言25
• 2.2 实验材料和实验设备25
• 2.3 合金粉末的制备25-26
• 2.3.1 合金的配比25-26
• 2.3.2 制粉工艺26
• 2.4 测试方法介绍26-32
• 2.4.1 粉末粒度分析检测26-27
• 2.4.2 松装密度和氧含量检测27
• 2.4.3 粉末形貌观察27
• 2.4.4 粉末的物相分析27
• 2.4.5 磁粉芯磁性能检测27-32
• 3 合金粉末的性能分析32-41
• 3.1 烧损率计算32
• 3.2 粉末粒度分布32-35
• 3.3 氧含量和松装密度35-36
• 3.4 粉末形貌观察36-38
• 3.5 粉末物相分析38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 合金磁粉芯的磁性能分析41-53
• 4.1 磁粉芯的压制成型41-42
• 4.2 Ni元素及其含量对合金磁粉芯磁性能的影响42-46
• 4.3 退火热处理对合金磁粉芯磁性能的影响46-49
• 4.4 粒度对合金磁粉芯磁性能的影响49-51
• 4.5 本章小结51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-60
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果60-61
• 致谢61

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