面向高频应用的Fe-Si-Al软磁粉芯制备工艺改进及性能表征

为了提升Fe-Si-Al软磁粉芯的抗饱和性能,解决高频下产生较大的磁损耗等问题,本研究利用Al3+水解法制备了氧化铝包覆小粒径Fe-Si-Al粉末制备软磁粉芯工艺,探究了铝源液中氧化铝含量和成型压强对软磁粉芯高频磁性能的影响。运用扫描电子显微镜对经不同氧化铝含量的铝源液水解物包覆处理的Fe-Si-Al粉末表面形貌进行了表征,借助傅里叶红外光谱仪对包覆层成分进行分析。结果表明随着氧化铝含量增加,由包覆层引起的结构退磁场逐渐增大,软磁粉芯的有效磁导率减小,抗磁饱和性能改善;成型压强主要通过影响粉芯内部的气隙率和包覆层的质量来影响粉芯磁性能,压强越大,气隙率越小,有效磁导率越大,但压强过大会破坏粉末表面包覆层,恶化磁性能。经测定氧化铝含量为2.0 wt%、成型压强为1 860 MPa时获得的软磁粉芯的有效磁导率约为60;外加直流磁场强为8 000 A/m时,粉芯的有效磁导率百分比(%μe)高达63.84%;200 kHz/50 mT条件下磁损耗为235.7 mW/cm^(3)。

退火温度与成型压力对Fe-Si-Al磁粉芯性能的影响

采用层状硅酸镁铝凝胶为包覆剂,对气雾化球形Fe-Si-Al合金磁粉进行绝缘包覆制备磁粉芯。研究了退火温度与成型压力对Fe-Si-Al磁粉芯性能的影响。研究表明,退火温度从650℃增至800℃时,Fe-Si-Al磁粉芯的有效磁导率μe由57.8提高至64.8,而其功率损耗P_(cv)由202.6 mW/cm^(3)显著下降至117.8 mW/cm^(3);成型压力从1200 MPa增加至2090 MPa时,Fe-Si-Al磁粉芯的密度ρ由5.51 g/cm^(3)上升至5.89 g/cm^(3),其有效磁导率μe由46.3显著提高至64.8,而功率损耗P_(cv)由123.5 mW/cm^(3)下降至117.8 mW/cm^(3)。通过损耗分离发现,升高退火温度和成型压力能显著降低其磁滞损耗Ph,而其涡流损耗Pe小幅度上升。

Fe-Si-Al合金的制备及其微波电磁性能

以高纯Fe、Si、Al粉为原料,采用机械合金化法制备Fe-Si-Al合金粉末。利用X射线衍射仪、扫描电镜和矢量网络分析仪分别研究了机械合金化产物的相结构、形貌和Fe-Si-Al合金吸波材料在1~18GHz内的电磁性能。结果表明:采用机械合金化方法,球磨时间为80h时制备得到了块状Fe-Si-Al合金粉末,并且得到的Fe-Si-Al合金粉末比原始铁粉具有较低的介电常数实部和虚部,其磁导率实部和虚部也有所增加。Fe-Si-Al合金吸波材料在低频具有优异的吸波性能,吸波材料厚度为3mm时,在2~4GHz频段内具有较低的反射率,在3GHz处的最小反射率为-16dB。随着厚度的增加,Fe-Si-Al合金吸波材料的最大吸收峰由高频向低频移动,同时吸收峰的宽度变窄,最小反射率减小,吸波能力增强。

机械合金化制备Fe-Si-Al软磁合金的研究

采用机械合金化制备Fe85-Si9.5-Al5.5合金粉末,利用金相仪、激光粒度分析仪、SEM和XRD研究了球磨时间及烧结工艺对Fe-Si-Al合金断裂形貌、微观组织及力学性能的影响。试验结果表明,将球磨10 h的复合粉末冷压成形后,烧结温度为1350℃,保温2 h,可获得综合性能最佳的Fe-Si-Al合金,致密度达99.6%、抗弯强度为801 MPa,硬度为65.68HRA。

颗粒尺寸对Fe-Si-Al电磁与吸波性能的影响

为阐明吸收剂的颗粒尺寸与吸波材料电磁、吸波性能之间的关系,以气雾化球状Fe-Si-Al粉末为原料,通过筛分获得不同颗粒尺寸的Fe-Si-Al合金,以硅橡胶为基体制备了Fe-Si-Al吸波材料。借助振动样品磁强计和矢量网络分析仪分别研究了颗粒尺寸对Fe-Si-Al粉末和吸波材料的比饱和磁化强度、电磁参数和吸波性能的影响。结果表明:随着颗粒尺寸的减小,Fe-Si-Al粉末的比饱和磁化强度增加;吸波材料的复磁导率增加,复介电常数减小;3 mm厚的Fe-Si-Al吸波材料随其颗粒尺寸的减小,匹配频率向低频移动。减小吸收剂的粒径有助于提高其磁性能和吸波材料的低频吸收效果。

机械合金化制备的Fe-Si-Al合金的微结构及电磁特性研究

采用机械合金化方法制备了Fe-Si-Al磁性合金。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及微波矢量网络分析仪分别观测了机械合金化过程中材料的形貌、相结构以及微波频率下材料的复介电常数e和复磁导率m。分析了机械合金化实验过程中材料特性变化的规律。实验证明,Fe-Si-Al的机械合金化有一最佳工艺条件,用机械合金化制备的Fe-Si-Al合金可作为新型的抗电磁干扰材料应用于电磁兼容系统。

机械合金化法制备电动汽车电机用Fe-Si-Al合金粉

利用机械合金化法制备电动汽车电机用Fe-Si-Al合金磁粉;采用X射线衍射分析和扫描电子显微镜分别表征机械合金化过程中合金粉体的相结构和形貌,采用热分析对合金粉体的稳定性进行分析。结果表明：按照（FeSi）_（75）Al_（25）的原子比进行配料合金粉体,球磨10 h生成纳米晶α-Fe（Al,Si）固溶体,为体心立方晶体结构,粒径为1~20μm;球磨15 h,颗粒不断细化,晶粒粒径可达30 nm;（FeSi）_（75）Al_（25）磁粉在机械合金化过程中形成了具有典型层状结构且表面各种元素均匀分布的合金粉末包覆薄膜,无非晶相生成。

Fe-Si-Al系噪声抑制片的传导噪声抑制特性研究

采用压延工艺将片状化Fe-Si-Al粉与橡胶以适当比例均匀混合制备出了噪声抑制片,并用微带线法测试了样品的传导噪声抑制特性。结果表明,材料的传导噪声抑制效果随着球磨时间的增加而提高,在球磨21h时达到最佳,继续增加球磨时间则会导致传导噪声抑制效果减弱。不同厚度样品的传导噪声抑制效果的差异主要是由于改变了填充因子造成的。

扁平状Fe-Si-Al合金微粉的抗EMI特性研究

评述了用扁平状Fe Si Al合金微粉磁性材料制备的抗EMI材料的工艺、特性。用机械合金化方法制备了Fe Si Al磁性合金 ,研究了不同机械合金化时间材料的相结构、电磁特性。实验证明 ,用机械合金化制备的Fe Si Al合金能应用于抗电磁干扰系统。

热处理对片状Fe-Si-Al磁微粉微波电磁性能的影响

以气体雾化Fe-Si-Al(Fe5.5Si9.5Al)合金粉末为原料,采用退火热处理和机械球磨相结合的方法制备出了片状Fe-Si-Al磁微粉,并研究了退火热处理对片状磁微粉微波电磁性能的影响。研究表明:通过对原料进行机械球磨可以获得片状形貌优良、磁性能良好的Fe-Si-Al磁微粉。机械球磨使Fe-Si-Al粉末的磁导率在微波低频段得到大幅度提升,而退火热处理可进一步调节粉末的磁导率;此外,对原料进行预退火热处理,更有利于获得高磁导率的Fe-Si-Al磁微粉。本研究所制磁微粉的磁导率实部μ′最大可达5.09,虚部μ″最大可达3.65。

Fe-Si-Al合金雾化粉的扁平化处理工艺

采用水雾化法制备了纳米晶Fe85Si9.6Al5.4(wt.%)抗电磁干扰软磁合金粉末,研究不同工艺参数对其扁平度的影响。研究发现,在球磨过程中添加正己烷作为辅助剂,可以有效获得高扁平度粉末。对于不同直径的球磨球,当球料比为5∶1时,获得最大扁平度的球磨时间不同。本文研究结果对实现Fe-Si-Al合金在高频下的应用具有一定的指导意义。

基于Fe-Si-Al磁粉芯的单相共模电感器

依据共模电感器工作原理和特点,选择磁导率μ_i=147的Fe-Si-Al磁粉芯制作单相共模电感器。结果表明,使用Fe-Si-Al磁粉芯制作的单相共模电感器,当匝数为30时,共模电感量为198μH,当共模电流为5 A时,共模电感量为151μH,样品表现出优异的抗共模电流偏置特性和阻抗-频率特性,可满足电路中大共模电流及宽频高阻抗的要求。

球磨时间对Fe-Si-Al合金粉末性能的影响

对于磁性粉末颗粒来说,片状化程度一般用宽厚比来衡量,宽厚比的提高可以突破Snoke极限,合金粉末在高频下具有更好的电磁特性,从而使得磁性物质具有更大的吸收频宽。在湿磨条件下研究了球磨时间对Fe-Si-Al软磁合金粉末的粒度、形貌、电磁参数及电磁损耗的影响,并对X波段电磁波的反射损耗值进行了模拟计算。结果表明:随着球磨时间延长,粉末细化,宽厚比提高,扁平化程度提高;球磨后的介电常数虚部、磁导率虚部和原始粉末相比均有所提高,说明随着球磨时间的改变合金粉末的电磁参数得到优化;当球磨时间为10 h,材料厚度为2.4 mm时,在10.25 GHz处有最低吸收值-38.39 d B。

制备工艺对Fe-Si-AL磁粉芯磁性能的影响分析

通过对Fe-Si-AL磁粉芯生产工艺过程进行实验研究,分析了制备工艺中影响Fe-Si-AL磁粉芯磁性能的几个主要工艺因素。研究分析结果表明,Fe-Si-AL磁粉芯的磁性能主要取决于粉末材料的制备方法、粉末粒度的分布、绝缘包覆、模压成型压力、热处理工艺及加固处理等因素。粉末粒度分布偏粗、绝缘介质含量越少、模压成型压力大、选用适当的热处理工艺参数及加固处理会使Fe-Si-AL磁粉芯得到最佳的磁性能。

Fe-Si-Al压粉磁芯成型密度及粉末形状对其磁导率的影响

被称为“仙台合金（セソダスト）”的Fe-Si-Al系压粉磁心多用于电脑、自动化办公设备，等离子显示设备，汽车电子控制装置，高辉度前灯电路等中使用的开关电源或DC-DC变换器中的扼流圈，变压器铁心。其磁心的原料粉末是将铸锭粉碎而成的，最近日本大同特殊钢的齐藤等采用喷雾方法制成了粉末，并研究了其相关性能。他们是采用一种改进的喷雾方法，连续变化喷雾条件制成平均粒径为50～60μm的粉末。最佳软磁性粉末成分为9．5％（质量）Si，5．5％（质量）Al，余Fe。

粉末压制型磁芯用Fe-Si-Al系列软磁粉末

1 前言 近年来,个人专用计算机等的OA(办公用)机器以及便携式电话机的需要正在加速度地增加,以前那些机器的功能也正在不断地提高。

高磁粉含量的Fe-Si-Al/尼龙12的熔融沉积成型

熔融沉积成型(FDM)为复杂形状的Fe-Si-Al粘结磁体成型提供了一种有效的手段,但是具有高磁粉含量的Fe-Si-Al粘结磁体的熔融沉积成型仍然是一个挑战。在本研究中,使用微型单螺杆打印头,以Fe-Si-Al/尼龙的复合粒料为原料制备了高磁粉含量的Fe-Si-Al粘结磁体。研究了不同磁粉含量对Fe-Si-Al粘结磁体的磁、机械和微观结构性能的影响规律,并与相同原料制成的模压样品进行了比较。结果表明,当磁粉含量为92wt%时,粘结磁体的整体性能最佳。有效磁导率为17.2;当Hm=1000A/m和f=65 kHz时,铁损为12.7 W/kg;饱和磁化强度为114 emu/g;密度为4.63 g/cm^(3);极限抗拉强度为31.6MPa,其综合性能与相同磁粉含量的模压样品基本相当。该研究为高磁粉含量的Fe-Si-Al异型粘结磁体成型提供了一种方法。