厚度对FeN薄膜结构与磁性能的影响

利用射频磁控溅射的方法在常温下制备一系列不同厚度的FeN薄膜,分析薄膜厚度对其微结构与磁特性的影响。研究表明,在常温下制备的FeN薄膜,都呈现出较为明显的非晶纳米晶结构,没有出现FeN结晶相,样品矫顽力随薄膜厚度增大先增大后减小。当薄膜厚度为40nm时,具备较为明显的软磁性能,且在外磁场诱导下样品呈现出明显的面内单轴磁各向异性;当厚度为80 nm时,薄膜表面呈现出条纹畴结构,面内单轴磁各向异性消失,表现出较弱的垂直磁各向异性;当厚度分别为120 nm、180 nm以及240 nm时,依然没有面内单轴各向异性,逐步呈现出迷宫畴结构。对40 nm和80 nm厚薄膜的磁谱测试结果显示,前者的自然共振频率为2 GHz,后者呈现出多个共振峰。经过430℃保温5 h条件下真空退火后所有样品都表现出明显的结晶现象,主要包含γ'-Fe_(4)N相和ε-Fe_(3)N相,其中120nm厚样品为较为纯净的γ'-Fe_(4)N相多晶薄膜。

磷酸绝缘包覆对铁硅铝磁粉心的影响

以破碎铁硅铝合金粉为原料,通过调节磷酸用量和引入Zn2+对粉末进行化学绝缘包覆,制备了铁硅铝磁粉心。采用FESEM、XRD、同步热分析仪、B-H分析仪等检测设备,对粉体形貌、物相、热稳定性和磁粉心磁性能、电性能进行表征和检测。结果表明:Zn2+的引入能有效改善铁硅铝颗粒表面绝缘层形貌,形成的绝缘层由纳米级网状结晶磷酸盐组成,致密、均匀地分布在颗粒表面,在有效降低磁粉心功率损耗的同时,提升了磁导率。

SiO_(2)溅射功率对Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)软磁纳米颗粒膜磁性能的影响

用磁控溅射法沉积Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)软磁纳米颗粒膜,对其微观结构和磁性能进行了分析。研究发现,随着SiO_(2)溅射功率的增高,Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)薄膜粗糙度、截止频率、磁导率、饱和磁化强度均降低,薄膜电阻率增大。在SiO_(2)溅射功率为500 W时,Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)薄膜电阻率高达1973μΩ·cm,且截止频率也高达3.67 GHz。相较于未添加SiO_(2)的薄膜,其电阻率有了显著提升,且同样拥有较高的截止频率。因此,通过该方法制备的Fe_(40)Co_(40)B_(20)-SiO_(2)薄膜可有效应用于GHz频段的软磁薄膜电感。

软磁铁氧体联合包覆对FeSiAl磁粉心性能的影响

采用固相反应法制备NiZn和MnZn铁氧体,球磨后对FeSiAl磁粉进行联合包覆,经过压制成型、退火处理制备FeSiAl复合磁粉心。研究了联合包覆对粉心密度、磁导率和功率损耗的影响;同时对磁粉心磁谱进行测试和拟合,分析两种磁化机制对FeSiAl磁粉心磁导率的贡献。结果表明,采用两种铁氧体联合包覆方案,可以不明显降低复合磁粉心的磁导率,同时降低功率损耗。采用NiZn、MnZn铁氧体均0.5 wt%的联合包覆方案,制备的FeSiAl复合磁粉心密度为6.40 g/cm^(3),磁导率为74.4,在50 kHz、100 mT的测试条件下功率损耗为156.2 mW/cm^(3)。NiZn的高电阻率特性能够降低复合磁粉心的涡流损耗;MnZn通过影响畴壁位移和磁畴转动稳定复合磁粉心的磁导率。

粉末粒径及其配比对FeSiAl软磁复合材料性能的影响

对气雾化法制备的球形FeSiAl粉末进行粒径优选及配比,通过耐高温复合磷酸盐和硅树脂对其进行有机-无机双绝缘包覆,然后将其制备成软磁复合材料。系统研究了粉末粒径及配比对材料密度、高频功率损耗、磁导率和直流偏置等性能的影响。结果表明,软磁复合材料的密度、磁导率和功率损耗随粉末粒径的减小而降低,直流偏置特性随粒径的减小而改善。当平均粒径为6.28μm时,1 MHz下的有效磁导率为59.21,在Bm=30 mT,f=1 MHz的条件下损耗为335.57 kW/m^(3),在100 Oe磁场下的磁导率百分比为64.42%。通过将平均粒径为18.76μm和12.72μm的两组粉末进行粒度配比,发现随着细磁粉含量的增大,密度与磁导率均先增大后减小,同时在Bm=30 mT,f=1 MHz高频条件下的损耗由624.50 kW/m^(3)减小至575.76 kW/m^(3)。

绝缘粘结剂对FeSiAl磁粉心磁导率和损耗特性的影响

分别以聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)、环氧树脂(ER)和硅树脂(SI)为绝缘粘结(包覆)剂制备FeSiAl磁粉心,分析绝缘粘结剂类型对其微观形貌和电磁性能的影响。结果表明,单独包覆2 wt%绝缘粘结剂的情况下,包覆SI的样品相较于其他样品,具有更高的起始磁导率μ_(i)、更低的功率损耗P_(cv),样品表面平整光滑;基于高频下损耗与频率关系的测试结果,采用最小二乘法进行曲线拟合,得到高频下FeSiAl磁粉心磁感应强度影响因子m约为3.0,频率影响因子n约为1.5;将PVB和ER分别与SI复合包覆,可减少非磁性粘结剂的总包覆量,提高FeSiAl磁粉心的磁导率,复合包覆0.5 wt%PVB和0.5 wt%SI粘结剂的样品具有较优的综合性能,其室温下μ_(i)为73.4,P_(cv)为63.9 mW/cm^(3)(50 kHz/50 mT),比饱和磁化强度σ_(s)为141.1 emu/g。

条带宽度对NiFe薄膜磁性能的影响

采用电子束蒸发法和光刻技术在5×5 mm^(2)的Si衬底上制备了长度为5 mm、条带间距固定为30μm、条带宽度为20~140μm的Ni_(80)Fe_(20)软磁薄膜,分析了条带宽度对薄膜静态及动态磁性能的影响。结果表明,薄膜的面内矫顽力和各向异性场随着条带宽度的增大而减小,各向异性场从235 Oe减小到131 Oe。薄膜的共振频率f_(r)从连续薄膜的0.75 GHz增高到条带宽度为20μm时的2.81 GHz,起始磁导率大于350,制备了兼具较高磁导率和高共振频率的NiFe薄膜。

FeCoB多层薄膜噪声抑制器的传导噪声抑制特性

通过多层化设计的方法提升噪声抑制器的性能,使用有限元仿真的方法研究层数对FeCoB多层膜噪声抑制器性能的影响,随后通过磁控溅射工艺制备了不同层数的FeCoB噪声抑制器。仿真与实验结果均表明,当层数较小时,噪声抑制器的性能随层数的增强而增强,当层数较大时性能趋于稳定。制备的FeCoB噪声抑制器(长10 mm,宽10 mm)在层数为4时传导噪声抑制性能Ploss/Pin可以达到83%,实验结果表明FeCoB多层噪声抑制器能够有效的抑制GHz频段的电磁干扰。

成型压力和脱模剂添加量对FeNiMo磁粉芯磁导率和损耗的影响

采用溶胶-凝胶法实现对FeNiMo的SiO_(2)绝缘包覆后制备磁粉芯,考察了硬脂酸锌脱模剂和粉芯成型压力对粉芯磁导率和功率损耗的影响。结果表明,在100 mT/100 kHz条件下,脱模剂的添加对粉芯的磁滞损耗影响较小,对涡流损耗的影响较大。添加适量的硬脂酸锌可提高粉芯的密度和电阻率。随着成型压力增大,粉芯密度逐渐增大,电阻率逐渐降低,导致涡流损耗显著增高。对于不同压力成型的样品,总损耗主要来源于磁滞损耗,这主要由粉芯的矫顽力所决定的。经过优化后的硬脂酸锌添加量为0.25 wt%,成型压力为10 MPa,对应的有效磁导率和总损耗分别为56.8和709.7 kW/m^(3)(100 mT/100 kHz)。相比于其它的SiO_(2)包覆的磁粉芯,经过本实验优化的脱模剂添加量和成型压力制备的FeNiMo粉芯,具有更高的有效磁导率和更低的总损耗。

谐波激励下软磁复合材料磁芯损耗的有限元计算

为精确、快速地计算谐波激励软磁复合材料(SMC)的磁芯损耗,将有限元模型法与数学模型修正系数法相结合,分别在介观和宏观尺度下建立SMC单个颗粒及实际环形样件的三维有限元模型。基于有限元模型计算谐波激励多变量条件下(如谐波的含量、相位和阶次等)SMC的磁芯损耗,与环形样件法的试验测量结果对比。结果表明:计算与测量结果一致,满足工程精度要求。与磁芯损耗的纯数学模型计算方法相比,有限元模型不仅能考虑磁滞回线局部小回环对SMC磁芯损耗的影响,且考虑集肤效应对涡流损耗的影响。测试发现,SMC的磁芯损耗随谐波含量和阶数增加而增大,受谐波相位的影响很小。

软磁铁氧体国际标准化组织简介

电子信息产业的高速发展促进了软磁铁氧体产业的发展,使软磁铁氧体材料及元器件品种不断增多,相关技术持续进步,向高精尖领域发展的需求越来越强烈。在这一发展过程中,国际标准的作用不可小觑,而了解国际标准化组织相关信息是开展国际标准化工作的基础。对软磁铁氧体领域国际标准化组织的相关情况进行了系统的梳理和分析,以期为行业内企业提供参考。

机械合金化制备铁基纳米晶合金的粉末粒度、结构演变和磁学性能

采用单质粉末混合物球磨1~24h制备Fe_(79)Mo_(10)B_(10)Cu_(1)合金粉末,考察合金粉末的粒度、结构和磁学性能。结果表明,延长球磨时间能够细化颗粒粒径(约8μm)和晶粒尺寸(约5 nm),并均匀化粒度分布和合金元素分布。Mo元素置换固溶于α-Fe,降低了合金粉末的饱和磁化强度,且在球磨15h后生成了纳米晶α-(Fe,Mo)单相固溶体,其晶格常数随Mo含量的增加而增大。在合金化前期(˂5h),由于残余应力和磁致伸缩系数的增大,磁弹各向异性成为矫顽力的主导因素,导致矫顽力随晶粒尺寸的减小而反常增大。球磨24h后合金的矫顽力为约2200A/m,微观压应变(约0.52%)和细小B夹杂物(˂1μm)是合金矫顽力较高的主要因素。

基于温度修正J-A动态磁滞模型的铁芯损耗计算

铁芯损耗的精确计算,是实现变压器等电磁设备高效运行和局部过热优化设计的关键。传统动态磁滞模型很难准确地模拟磁性材料在复杂环境下的磁特性,直接影响损耗计算精确性。提出温度修正J-A动态模型,依据铁磁材料Weiss分子场理论,引入温度因子ε表征温度对饱和磁化强度Ms的影响;采用模拟退火粒子群算法(SimuAPSO),克服修正后J-A动态模型参数对求解初始值选取的依赖性;将所提模型与有限元法相结合进行局部损耗计算,为解决电磁设备局部过热优化提供依据;最后,将模型模拟值与50WW600无取向硅钢片实测值对比,验证模型的准确性和有效性。该模型综合考虑温度、涡流损耗及剩余损耗,提高了不同频率下磁性材料磁特性模拟分析的准确性,对电磁设备精细化设计具有一定的指导作用。

磁粉芯的研究现状及发展趋势

磁粉芯又称软磁复合材料(SMC),因其具有高饱和磁感应强度、低矫顽力和磁芯损耗等优异的软磁性能而被广泛应用于电感元件和变压器。国内磁粉芯行业起步较晚,经过多年发展仍与国际先进水平有较大差距,特别是高端钼坡莫合金(MPP)磁粉芯市场被国外企业垄断。因此我国亟需在制备工艺上实现突破,以打破外国垄断,这也需要科研工作人员深入研究,突破理论和技术上的瓶颈。简述了磁粉芯的起源、发展,以及磁粉芯的种类,并对磁粉芯的制备工艺和参数对其性能的影响进行了重点阐述和分析,最后对磁粉芯的应用进行了论述,分析了我国MPP磁粉芯的发展前景,为磁粉芯的研制提供参考。

Nb_(2)O_(5)添加对高导MnZn铁氧体磁性能的影响

采用传统氧化物陶瓷工艺法制备高磁导率MnZn软磁铁氧体材料,研究了Nb_(2)O_(5)添加对铁氧体材料晶相和显微结构、相对损耗因数tanδ/μi、饱和磁感应强度Bs、磁导率以及磁谱特性的影响。研究结果表明,Nb_(2)O_(5)添加能够细化铁氧体的晶粒大小,适量添加能够改善材料的显微结构,提高磁性能;而过量添加Nb_(2)O_(5),则会使材料晶粒尺寸迅速减小,导致显微结构恶化,最终降低材料的磁性能。由此确定出适宜的Nb_(2)O_(5)添加量为0.01~0.02 wt%。

聚酰亚胺添加量对铁粉芯微观结构及磁性能的影响

以聚酰亚胺(PI)作为绝缘介质包覆羰基铁粉制备铁粉芯,研究了包覆后铁粉芯的相组成、微观形貌及PI添加量对铁粉芯电阻率、致密度、损耗及磁导率等性能的影响。研究表明,PI作为绝缘包覆剂能较均匀地包覆在羰基铁粉表面,制备的铁粉芯具有良好的磁性能。随PI加入量增加,铁粉表面绝缘层厚度增大,电阻率增高,涡流损耗降低。当PI添加量为1.0 wt%时,铁粉芯的综合性能最佳:磁导率为107.7,损耗为458.4 mW/cm^(3)。损耗分离显示,铁粉芯的损耗主要通过降低磁滞损耗与剩余损耗得到改善。

射频磁控溅射制备的FeN薄膜结构与磁性能

采用射频磁控溅射方法在单晶Si(100)基底上制备了一系列FeN薄膜样品,研究了N_(2)与Ar流量比、溅射电流、溅射压强、退火等工艺条件对FeN薄膜结构和磁性能的影响。研究表明,FeN薄膜结构与磁性能与溅射工艺参数密切相关,在气压为0.45 Pa、总流量为100 sccm的情况下,随着N_(2)与Ar流量比的增大,材料软磁性能变弱,矫顽力从24.5 Oe增大到104 Oe,并且面内磁各向异性减弱。在其他条件不变,增大溅射电流时薄膜材料厚度增加,且矫顽力也明显增大,表现出明显的旋转各向异性。对于在430℃×5 h真空退火、总流量为20 sccm、对应不同N_(2)流量比的FeN薄膜,随着N_(2)含量的增加,材料中Fe2N和Fe3N的增多,甚至在某些N_(2)流量比下薄膜呈非磁性。在Ar气和N_(2)流量比为19:1时制备出γ′-Fe_(4)N相结构的多晶薄膜。

异丙醇铝添加量对FeNiMo@Al_(2)O_(3)软磁复合材料微结构和磁性能的影响

采用溶胶-凝胶法在FeNiMo磁粉表面包覆一层Al_(2)O_(3)绝缘层,通过调控异丙醇铝添加量实现Al_(2)O_(3)绝缘层包覆厚度的控制。扫描电子显微镜和能谱分析表明Al_(2)O_(3)绝缘包覆层的厚度随着异丙醇铝添加量的增加而增大,当异丙醇铝添加量为5 g时,Al_(2)O_(3)绝缘包覆层表面最为均匀完整。磁性能分析表明,FeNiMo@Al_(2)O_(3)软磁复合材料的有效磁导率随着频率的增高而下降,且Al_(2)O_(3)绝缘层越厚起始磁导率越低。交流测量仪测得的损耗表明FeNiMo@Al_(2)O_(3)软磁复合材料的损耗随着绝缘包覆层的厚度增大而降低。

Fe-Cr-Si-B-C合金粉末非晶形成能力及其软磁性能

针对雾化Fe-Cr-Si-B-C合金粉末的非晶形成能力及软磁性能进行了分析。结果表明,从热力学角度而言,该成分合金具有较大的液固转变吉布斯自由能,且混合焓、混合熵、原子半径差异等参数值较好地满足高非晶形成能力的成分设计要求;从动力学角度而言,该合金的高非晶形成能力和高热稳定性主要源于其相对较高的结晶成核和晶体生长表观激活能;同时,Fe-Cr-Si-B-C非晶软磁合金粉末具有良好的软磁特性,饱和磁化强度和矫顽力分别为157.41 emu/g和0.65 Oe,复合粉心在1 MHz处有效磁导率为16.8,品质因数为96.8,且在100 Oe直流偏置场作用下磁导率维持在87.8%的水平。

FeNi含量对FeSiAl/FeNi复合磁粉芯性能的影响

对气雾化法制备的250目FeSiA和400目FeNi磁粉分别进行绝缘包覆,然后按不同质量比混合,经压制成型,制得复合磁粉芯,研究了FeNi细粉的掺入量对复合磁粉芯性能的影响。结果表明,向FeSiAl磁粉中添加FeNi细粉可以提高复合磁粉芯的容积密度和有效磁导率,但损耗也增大。掺入适量的FeNi细粉可有效提高复合磁粉芯的坯体的最大荷重。同时,也可以有效提高复合磁粉芯的直流偏置特性,掺入50 wt%FeNi细颗粒的复合磁粉芯在100 Oe外加直流磁化磁场下显示的直流偏置特性达71.2%。