微胞軟磁復(fù)合材料的絕緣包覆及性能研究.pdf

1、變壓器和電感器是計(jì)算機(jī)、航空航天和自動(dòng)化等電子信息領(lǐng)域主要設(shè)備的重要元件，輕薄性和高度集成化的發(fā)展趨勢(shì)，使其引起了人們的廣泛關(guān)注，這也要求軟磁鐵芯具有良好的高頻特性。目前，鐵氧體和非晶合金帶材是常用的高頻軟磁性材料。鐵氧體雖電阻率較高但飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁導(dǎo)率較低，非晶合金制備設(shè)備復(fù)雜，加工難度大，且其電阻率遠(yuǎn)小于鐵氧體，仍有待改善，此外其渦流損耗也較大，并非理想的高頻軟磁材料。因此，研究開(kāi)發(fā)飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高、磁導(dǎo)率大、矯頑力小、損耗低且

2、易于成型的軟磁材料是工業(yè)發(fā)展的必然要求。軟磁性復(fù)合材料(Soft magneticcomposite materials，SMCs)是指通過(guò)復(fù)合方法在鐵磁性粉末顆粒表面包覆高電阻率的物質(zhì)制備出具有高電阻率、高磁導(dǎo)率的一種軟磁性材料。SMCs的制備借助粉末冶金技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可顯著降低高頻渦流損耗，將在航天、軍事、電子科技以及其他領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　本文通過(guò)物理包覆方法和放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)，選用Fe76Si9B10P5非晶

3、微米粉末作為基體合金，Zn0.5Ni0.5Fe2O4納米鐵氧體粉末作為包覆層，在487℃燒結(jié)制備了具有優(yōu)異軟磁性能的Fe76Si9B10P5/Zn0.5Ni0.5Fe2O4塊體非晶軟磁復(fù)合材料。燒結(jié)樣品界面出現(xiàn)約70 nm薄層熔化結(jié)晶組織，表明燒結(jié)過(guò)程中局域瞬時(shí)高溫的存在，由此闡釋了其特殊的SPS燒結(jié)機(jī)理，由于等離子體的產(chǎn)生和新的放電通路以自蔓延模式不斷形成，在樣品內(nèi)界面處形成局域瞬時(shí)高溫，Zn0.5Ni0.5Fe2O4納米粒的尖端效應(yīng)

4、促進(jìn)了放電過(guò)程，且在電流作用下，碰撞電離也極大地促進(jìn)了放電和等離子體的產(chǎn)生，由放電熱產(chǎn)生的局域瞬時(shí)高溫實(shí)現(xiàn)了Fe76Si9B10P5/Zn0.5Ni0.5Fe2O4復(fù)合材料的燒結(jié)和致密化過(guò)程。
　　此外，通過(guò)溶膠凝膠法和SPS技術(shù)，燒結(jié)由MgO納米粉末包覆的Fe-6.5Si微米級(jí)顆粒。在600 MPa壓力下，550℃燒結(jié)制備了具有優(yōu)異軟磁性能的Fe-6.5Si/MgO塊體非晶軟磁復(fù)合材料。分析了SPS脈沖電流對(duì)燒結(jié)過(guò)程及樣品致密化

5、的影響，脈沖電流促進(jìn)了MgO絕緣顆粒間的橋接，可產(chǎn)生大量的焦耳熱促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程。對(duì)添加不同含量的MgO制備的SMCs的顯微組織、軟磁性能及力學(xué)性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明在合金材料中適量添加MgO包覆層，可制得具有良好軟磁性能的微胞SMCs，如高的電阻率、高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、低的矯頑力等。有望在中高頻環(huán)境下得到廣泛應(yīng)用。
　　通過(guò)溶膠凝膠化學(xué)包覆方法制備的納米軟磁性復(fù)合材料包覆層更加均勻穩(wěn)定，厚度可控，其綜合性能更加優(yōu)異，可望廣泛適用于高