铁基纳米晶软磁合金起始磁导率的研究

论述了细化晶粒,改变合金成分,以及合理控制退火温度、时间和速度对铁基纳米晶软磁合金起始磁导率的影响及其原理。具体分析了Nb、Cu、La等在合金中的作用,确定了Si的含量要保持在14％左右。退火温度对起始磁导率有明显的影响,这种影响反映在纳米晶合金各相体积百分数的相对变化。还分析了退火时间在40min时软磁性能最佳的原因以及加快退火加热速度会显著提高合金起始磁导率的原理。

环氧树脂基磁性复合材料的起始磁导率研究

以环氧树脂为基体,以经退火的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体为增强材料,制备了树脂基磁性复合材料,并研究了磁粉种类、非晶粉体粒径、非晶粉体退火条件、纳米晶粉体含量以及复合材料去应力退火条件对复合材料的起始磁导率的影响。结果表明,以经550℃×0.5 h退火的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体为磁性增强体的复合材料的起始磁导率最大;随着纳米晶粉体含量的增加,复合材料的起始磁导率增大;对复合材料进行去应力退火可以提高其起始磁导率。

FeCu NbSiB纤维的制备及起始磁导率研究

用熔融快淬法制备FeCuNbSiB非晶软磁合金纤维,分别改变快淬炉铜轮的线速度,感应线圈的功率及炉体气氛等工艺参数。用扫描电镜(SEM)研究它们对合金纤维的表面质量的影响,同时测量了纤维起始磁导率随频率的变化。结果表明:制备的最佳工艺为铜轮转速50m/s,感应线圈功率为35kW,在真空氩气(0.05MPa)保护下,起始磁导率的实部随频率的增大而减小,虚部先减小后增大。

ZnO对MnZn铁氧体磁导率和损耗温度特性的影响

采用氧化物陶瓷工艺制备MnZn功率铁氧体。通过对铁氧体断面微观形貌的表征及密度、电阻率和磁特性的测试,研究了ZnO含量对低损耗MnZn功率铁氧体起始磁导率(μi)和损耗温度特性的影响。结果表明,随着ZnO摩尔分数的增加,室温下MnZn功率铁氧体的μi、饱和磁感应强度Bs、密度及电阻率均先增大后减小,损耗先减小后增大,居里温度一直降低。当x(ZnO)=14.5%时,室温下铁氧体的μi、Bs、密度及电阻率均达到最大值,而磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)及总损耗(Pcv)达到最小值。同时,铁氧体的μi-T曲线Ⅱ峰及最低损耗所对应的温度点向低温移动。Ph-T曲线与μi-T曲线呈相反的变化趋势;Pe-T曲线与经典涡流损耗不一致,主要是由于与磁滞损耗有关的附加涡流损耗(Pe,exc)对总的涡流损耗有一定贡献。最终,当x(ZnO)=14.0%时,MnZn铁氧体材料的室温μi为3 180,在25～120℃温度范围总损耗(Pcv)为280～350 kW/m3,具有优秀的宽温低损耗特性。

MoO_3掺杂对高磁导率NiCuZn铁氧体性能的影响

为获得具有高磁导率、高居里温度的NiCuZn铁氧体材料 ,研究了MoO3掺杂对NiCuZn铁氧体微观结构及电磁性能的影响。少量MoO3掺杂可使铁氧体晶粒尺寸增大 ,均匀性改善 ,起始磁导率提高 ,而居里温度仅有较小幅值的下降。但掺杂过量时 ,晶粒中气孔率增加 ,起始磁导率下降 ,损耗也大为增加。在配方 (Ni0 2 8Cu0 1 Zn0 6 2 )Fe2 0 4 O4 中 ,当MoO3掺杂为 0 12wt%时 ,可获得起始磁导率为 2 6 5 0 ,而居里温度高达到 10 5℃的铁氧体材料。

预烧温度对高磁导率MnZn铁氧体性能的影响

采用氧化物法陶瓷工艺制备高磁导率MnZn铁氧体材料,经过电镜扫描,得到烧结样品的微观结构。针对高性能的高磁导率MnZn铁氧体材料,分析了不同预烧温度对高磁导率MnZn铁氧体微观结构及电磁性能的影响,研究了MnZn铁氧体微观结构对其磁导率的影响,得到了高磁导率MnZn铁氧体材料最佳预烧温度为960℃,及良好的微观结构有利于降低比损耗。960℃预烧样品经过1400℃气氛烧结,可得到磁导率为9500左右的高性能高导MnZn铁氧体材料。

复合掺杂对高磁导率锰锌铁氧体磁性能的影响

用复合掺杂的方法制备了高性能的高磁导率MnZn铁氧体材料。研究了Nb2O5-P2O5复合掺杂对MnZn铁氧体微观结构及磁性能的影响。结果表明,适量的Nb2O5-P2O5复合掺杂有利于促进晶粒均匀致密,提高材料的起始磁导率,降低损耗。在配方中,当ζ(Nb2O5∶P2O5)为2∶8时,起始磁导率可达到11 823。

因瓦合金纳米微粉的恒磁导率及其压力、频率特性和压力相变

以Ｆｅ－３０ｗｔ％Ｎｉ合金片为母合金，用蒸发冷凝法制备了三种粗细不同的纳米微粒。经透射电镜ＰＪＰ１〗和Ｘ光衍射物相分析，微粒成分与母合金一致。５Ｔ、５Ｈ和３Ｋ粉的平均粒度分别为１３．６、２７和４０。在室温和（０．０００１～２．２０５ＧＰａ）内４３～２８个不同的流体静压力下测量了它们的磁化曲线、磁导率曲线和起始磁化曲线。结果表明：（１）在Ｈ＝（２０－１３２）（１０００／４π）Ａ／ｍ范围内Ｆｅ－３０Ｎｉ合金三种纳米粉均具有恒磁导率。（２）三种纳米粉恒磁导率随静水压的变化规律如下：μｒ－＝３．８３＋０．２５３ｐ－０．０２２１ｐ２－０．００７２２ｐ３（５Ｔ粉）；μｒ－＝３．９３＋１．２０ｐ－１．９７ｐ２－１．５２ｐ３－０．５１０ｐ４＋０．０５９９ｐ５（５Ｈ粉）；μｒ－＝５．９６－０．２７６ｐ－０．１０７ｐ２－０．０４５９ｐ３（３Ｋ粉）。前两者随压力增加而升高。后者随压力增加而下降。（３）γ－α马氏体相变明显存在于５Ｔ、５Ｈ粉中，而３Ｋ粉中未见到。（４）Ｆｅ－３０Ｎｉ合金片的μｉ从２００ｋＨｚ至２ＭＨｚ已下降一个数量级，而其纳米粉μｉ的频率范围高于３０ＭＨｚ。

高磁导率MnZn铁氧体材料中ZnO量对磁性能的影响研究

研究了MnZn高磁导率铁氧体材料在Fe2O3含量不变的前提下,增加ZnO量,起始磁导率、品质因数、饱和磁感应强度及其与温度、频率的关系.结果表明,加入ZnO可以提高起始磁导率,饱和磁感应强度Bs和居里温度降低;当ZnO含量不超过25%mol时,高磁导率MnZn铁氧体材料有着良好的频率特性,但ZnO含量超过25mol%时,由于Zn2+是非磁性离子,且ZnO挥发严重,相反会使得起始磁导率μi下降.

Bi_2O_3-MoO_3复合掺杂对高磁导率MnZn铁氧体磁特性的影响

研究了Bi2O3-MoO3复合掺杂对高磁导率MnZn铁氧体磁特性及微观结构的影响。研究结果表明适当配比的Bi2O3-MoO3复合掺杂有利于促进晶粒均匀致密化,提高样品的起始磁导率。在配方中,当掺杂总量为0.08%(质量)、Bi2O3∶MoO3=4∶6时,晶粒均匀,材料起始磁导率达到12039,可以用于制备需要具有较大晶粒、高磁导率的材料。

Al_2O_3掺杂对高磁导率MnZn铁氧体材料的影响

通过测量不同样品的磁导率,研究Al2O3掺杂对高磁导率MnZn铁氧体材料的影响.结果表明,添加Al2O3可抑制ZnO的挥发,从而提高材料的起始磁导率,降低比温度系数,增加磁导率的频率范围.

P_2O_5掺杂对高磁导率MnZn铁氧体性能的影响

为获得高磁导率MnZn铁氧体材料,研究了P2O5掺杂对MnZn铁氧体微观结构及电磁性能的影响。少量掺杂可使铁氧体晶粒尺寸增大,均匀性改善,起始磁导率提高。但若掺杂过量,晶粒中气孔率增加,起始磁导率下降,损耗也大为增加。在配方为(Zn0.454Mn0.493Fe2+0.053)Fe23+O4的材料中,当P2O5掺杂量为0.10wt%时,起始磁导率可达10345。

Nb_2O_5掺杂在高磁导率、低失真、低损耗MnZn铁氧体中的作用

用普通氧化物法研制高磁导率低失真TH10i软磁铁氧体材料。通过不同Nb2O5掺杂量的设计试验、数据分析,研究了Nb2O5掺杂量对材料性能的影响。实验结果表明,适量的Nb2O5添加可以降低高磁导率MnZn铁氧体的磁滞常数和比损耗因数,提高材料的综合性能。

添加CaO和MoO_3对MnZn铁氧体磁导率及阻抗频率特性的影响

采用氧化物陶瓷工艺制备高磁导率MnZn铁氧体材料,研究了CaO和MoO3添加对材料磁性能的影响。添加CaO可以形成高阻晶界层,增大材料电阻率,明显增大材料的中频阻抗。添加MoO3能促进晶粒长大,提高起始磁导率,但磁导率频率特性变差。当复合添加0.04wt%CaO和0.07wt%MoO3时,材料具有较好的综合性能:μi=11495,μ200kHz/μ10kHz=98%,T25×15×8的环状磁心在50mV、500kHz测试条件下,阻抗Z=2255。

宽频高磁导率R10k软磁材料的开发

通过对铁氧体粉料制备过程进行研究,锰锌软磁铁氧体材料配方中增加氧化锌含量至20%~25%mol;优化砂磨工艺,配合砂磨时间由120min降低至105min,料浆固液比71.5%提高至72.5%;创新采用Bi_(2)O_(3)和Nb_(2)O_(5)复合添加方式,成功开发出起始磁导率>10000 H、宽频段100 kHz不衰减的R10k锰锌软磁铁氧体产品。

宽温高磁导率软磁铁氧体材料RH15K的开发

采用传统氧化物陶瓷工艺制备锰锌铁氧体,研究了主配方的氧化铁含量、烧结工艺等因素对材料微观结构和磁导率的影响。结果表明,主配方氧化铁含量在52.2 mol%时,可以获得较好的磁导率温度特性;烧结温度1380℃,保温8~12 h,有助于提高起始磁导率;晶粒直径25μm左右和致密的微观结构,可提高材料的起始磁导率。通过优化配方和制备工艺,开发出了宽温、高磁导率锰锌铁氧体材料RH15K,性能如下:起始磁导率μi:15000±30%(25℃,10 k Hz),μi>5000(-40℃,10 k Hz),居里温度TC>105℃。

ZrO_(2)-Nb_(2)O_(5)复合添加对MnZn铁氧体结构和磁性能的影响

针对开关电源高频小型化需求,采用固相反应制备分子式为(Mn_(0.766)Zn_(0.105)Fe_(0.129))Fe_(2)O_(4)的MnZn铁氧体材料,通过对铁氧体微结构的表征及磁性能的测试,研究了ZrO_(2)和Nb_(2)O_(5)复合添加对MnZn铁氧体显微结构、烧结密度d、初始磁导率μ_(i)、饱和磁通密度B_(s)、剩余磁通密度B_(r)、矫顽力H_(c)以及功耗P_(cv)特性的影响。结果表明,ZrO_(2)和Nb_(2)O_(5)复合添加有利于促进晶粒均匀化和致密化,从而提高了材料烧结密度,能显著降低材料的剩余磁通密度和矫顽力,实现材料的高起始磁导率以及高频低损耗。当ZrO_(2)和Nb_(2)O_(5)复合添加质量比为4∶6时,MnZn铁氧体的μi达到最大值(931),且在高频激励下材料的功率损耗达到最低133 kW/m^(3)(100℃,1000 kHz,50 mT)。

添加钛和锡对锰锌铁氧体微结构和高频性能的影响

用氧化物陶瓷工艺制备了MnZn功率铁氧体。结合材料微观结构分析,研究了TiO2,SnO2添加剂对MnZn功率铁氧体起始磁导率μi,电阻率ρ及单位体积高频损耗Pcv的影响。结果表明:为得到优良的高频性能,TiO2和SnO2适宜添加的质量分数(下同)分别是0.2%和0.1%,而复合添加时最佳量分别为0.4%和0.1%。

CuO、MoO_3和WO_3掺杂对NiZn铁氧体磁性能的影响

研究丁CuO、MoO3和WO3掺杂对NiZn铁氧体电磁性能的影响.研究表明,适量的CuO掺杂能提高材料烧结密度并降低磁晶各向异性常数,从而提高材料的起始磁导率,但居里温度也有一定程度的下降.当主配方中CuO含量(摩尔分数)为4%时能最好的兼顾材料高磁导率和高居里温度的要求.而MoO3和WO3掺杂则均能引起晶界附近阳离子空位增多,从而加速晶界移动,促进晶粒尺寸增大,进而提高材料的起始磁导率.同时,由于W离子具有较强的占据铁氧体A位替代Fe3+的趋势,需要更大的掺杂量才能达到磁导率的峰值,其居里温度和饱和磁感应强度也低于相应MoO3掺杂的材料.

Co^(2+)或Sn^(4+)对MnZn功率铁氧体磁特性的影响研究

用普通陶瓷工艺制备了掺Co2+及Sn4+的MnZn功率铁氧体材料,研究了Co2+及Sn4+杂质掺入对MnZn功率铁氧体磁性能的影响。研究结果表明,由于Co2+具有大的正的磁晶各向异性常数K1,所以可与MnZn功率铁氧体负的K1进行补偿。当CoO掺入量为2×10-3时,可得到在20～120℃温度范围内具有非常平坦功率损耗 温度特性的MnZn功率铁氧体。Co2+的掺入还可以大大改善MnZn功率铁氧体的起始磁导率的温度特性。由于Sn4+掺入MnZn功率铁氧体时,Sn4+进入晶格中,减少了Fe3+ Fe2+之间的电子跳跃,提高了材料电阻率。当SnO2掺入量为4×10-4时,可得到具有很低功率损耗的MnZn功率铁氧体材料。