铁/钠钙硅酸盐玻璃软磁复合材料的制备与性能研究

发布时间：2023-06-02 05:49

　　软磁复合材料是目前国际上新兴的一种软磁材料,如何减小铁粉的内应力,发挥出应有的磁性能是研究的焦点。本文以研制可高温去应力退火的新材料体系为目标,采用溶胶凝胶法及粉末冶金方法制备了铁/钠钙硅酸盐玻璃软磁复合材料。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、软磁测试系统、电子拉伸试验机和热膨胀仪等分析测试手段,对复合材料的微观组织及性能进行了研究。分析铁粉的平均粒径、体积分数、退火温度对铁/钠钙硅酸盐玻璃软磁复合材料热膨胀行为、电学、磁学和力学性能的影响机理。设计制备出国际上目前已有的性能最优的复合材料,并对软磁复合材料和硬磁复合材料的未来进行了展望。本文通过理论计算和热膨胀系数的测试,最终确定了制备铁/钠钙硅酸盐玻璃软磁复合材料的玻璃相成分及配比为Si O2 54wt%、Na2O 41wt%、Ca O 5wt%,并比较了不同偶联剂对铁粉包覆Si O2膜的效果,最终确定了硅烷偶联剂KH550作为给铁粉包覆Si O2膜的偶联剂。然后对铁/钠钙硅酸盐玻璃软磁复合材料的制备方法进行了比较,确定使用溶胶凝胶法给铁粉包覆Si O2膜和硅酸盐玻璃干凝胶,并采用冷压配合退火处理的方式制备软磁复合材料...

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磁性材料
    1.3 软磁材料
        1.3.1 金属软磁材料
        1.3.2 铁氧体软磁材料
        1.3.3 软磁复合材料
        1.3.4 软磁复合材料与传统软磁材料的比较
    1.4 软磁复合材料性能的影响因素
        1.4.1 软磁粉末的对材料性能的影响
        1.4.2 绝缘层对软磁复合材料性能的影响
        1.4.3 制备过程对软磁复合材料的影响
    1.5 软磁复合材料的性能
        1.5.1 软磁复合材料的磁性能
        1.5.2 软磁复合材料的力学性能
    1.6 存在的问题及发展趋势
    1.7 本文的研究目的和主要研究内容
第2章 材料及试验方法
    2.1 软磁复合材料的原材料
    2.2 微观组织及结构的观察
        2.2.1 铁粉的粒度观察
        2.2.2 复合材料的微观组织观察
    2.3 软磁复合材料的性能测试
        2.3.1 密度测试
        2.3.2 热膨胀系数的测试
        2.3.3 差热及失重分析
        2.3.4 软磁复合材料的残余应力测试
        2.3.5 物相分析
        2.3.6 复合材料的直流电阻率的测试
        2.3.7 软磁复合材料的直流磁性测试
        2.3.8 软磁复合材料的铁损测试
        2.3.9 软磁复合材料的弯曲强度测试
        2.3.10 软磁复合材料的断裂韧性测试
第3章 软磁复合材料的设计及制备
    3.1 引言
    3.2 软磁复合材料的设计思路
        3.2.1 磁性粉末的选择
        3.2.2 绝缘层的设计思路及选择
    3.3 软磁复合材料的制备
        3.3.1 绝缘层的制备方法
        3.3.2 复合材料的制备方法
    3.4 软磁复合材料的制备方法及成分配比的优化
        3.4.1 软磁复合材料的制备方法优化
        3.4.2 软磁复合材料的成分配比的优化
    3.5 本章小结
第4章 铁/玻璃软磁复合材料的微观组织与物理性能
    4.1 引言
    4.2 材料的微观组织
        4.2.1 铁粉的形貌和三种平均粒径分布
        4.2.2 软磁复合材料的微观结构
        4.2.3 Fe粉内的显微组织
        4.2.4 界面的显微组织
        4.2.5 复合材料中的玻璃相
    4.3 铁/玻璃软磁复合材料的物理性能
        4.3.1 复合材料的密度
        4.3.2 复合材料的致密度
        4.3.3 复合材料的热膨胀系数
        4.3.4 复合材料的热残余应力计算
        4.3.5 复合材料的残余应力
        4.3.6 复合材料的直流电阻率
    4.4 本章小结
第5章 铁/玻璃软磁复合材料的静态磁性能和磁损耗
    5.1 前言
    5.2 铁/玻璃软磁复合材料的静态磁化曲线
    5.3 铁/玻璃软磁复合材料静态磁化过程的影响因素
        5.3.1 铁粉对复合材料磁化过程的影响
        5.3.2 复合结构对复合材料磁化过程的影响
    5.4 铁/玻璃软磁复合材料的静态磁性能
        5.4.1 最大磁导率
        5.4.2 饱和磁感应强度
        5.4.3 矫顽力
        5.4.4 剩余磁感应强度
    5.5 铁/玻璃软磁复合材料的磁损耗
        5.5.1 磁损耗的分类
        5.5.2 软磁复合材料的磁损耗因子
        5.5.3 软磁复合材料磁损耗的规律及其影响因素
        5.5.4 不同文献报道的软磁复合材料的对比
    5.6 本章小结
第6章 铁/玻璃软磁复合材料的断裂行为与力学性能
    6.1 引言
    6.2 铁/玻璃软磁复合材料的断裂行为
        6.2.1 铁/玻璃复合材料的断裂过程观察
        6.2.2 原位弯曲断口的观察
        6.2.3 断裂过程分析
    6.3 铁/玻璃复合材料的力学性能
        6.3.1 铁/玻璃复合材料的弯曲强度曲线
        6.3.2 铁/玻璃复合材料的断口
        6.3.3 铁/玻璃复合材料的弹性模量
        6.3.4 铁/玻璃复合材料的弯曲强度
        6.3.5 铁/玻璃复合材料的断裂韧性
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3827789