铁硅系金属磁粉芯制备研究

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1、分类号学号学柃代密级博士学位论文铁硅系金属磁粉芯制备研究学位申请人：魏鼎学科专业：微电子学与固体电子学難洲教王鲜副教授答辩日期：年月日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonPreparationandPropertiesofFe-SiSystemSoftMagneticPowderCorePh.D.Candidate：：：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在

2、导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期：年汐月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学

3、位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。请在以上方框内打“”）华中科技大学博士学位论文摘要金属磁粉芯因其高直流偏置性能、低功率损耗特点，被广泛应用于通讯、不间断电源、固体激光电源、光伏发电系统、驱动等领域。本文开展了绝缘包覆、成型压力、退火热处理等制备工艺对铁硅铝磁粉芯以及铁硅磁粉芯磁性能影响的研宄提出了利用无机氧化物相图对绝缘包覆层进行成分设计，采用沉积无机盐的方法制备出了高性能的绝缘包覆层，使得磁粉芯功率损耗得以降低；研宄了在直流偏置状态下，铁硅铝磁粉芯电感器件的品质因数及其改善；利用损耗分离的方式对铁硅铝磁粉芯仏、两种典型牌号及

4、铁硅磁粉芯典型牌号的损耗机制进行了研究。其主要结果如下：分析了提高金属磁粉芯有效磁导率的途径；优化了粒度分布、成型压力条件，从而形成合适的等效退磁场，使得磁粉芯具有高的有效磁导率；釆用了合适的热处理温度，降低磁粉芯的功率损耗。设计了钠硼磷氧绝缘包覆层，优化了成型压力及热处理温度条件，制备出高性能铁硅铝磁粉芯。利用偏硼酸钠和偏磷酸钠的熔点分别高于和接近于铁硅铝合金相长程有序固溶体相结构的相变温度°，降低了热处理过程对绝缘包覆层的破坏；其二元相图中的低温共熔点°远低于铁硅铝合金相的相变温度，使得退火热处理过程中生成的液相有利于形成绝缘包覆玻璃层。实验结果表

5、明：制备得到的铁硅铝磁粉芯，在时有效磁导率仏为在频率为，磁场强度为下，磁粉芯功率损耗低于。设计了钠硅氧绝缘包覆层，通过优化成型压力及热处理温度条件，制备出高性能铁硅磁粉芯。基于在铁硅合金中相结构比相结构短程有序固溶体相结构对磁性更为有利，而铁硅合金在°时热处理时相结构含量最高这一结构特点。利用氧化钠与二氧化硅的熔点远高于°，增强了绝缘包覆层的热稳定性；选取氧化钠与二氧化硅相图中的双液相区作为绝缘包覆层配比，在退火热处理过程中有利于形成良好绝缘包覆玻璃层。华中科技大学博士学位论文基于磁粉芯磁化过程，研究了在直流偏置状态下，铁硅铝磁粉芯电感器件的品质因数及

6、其改善途径。分析了不同频率下，铁硅铝磁粉芯电感器件的品质因数随直流偏置磁场变化的特点，提高了铁硅铝磁粉芯电感器件的工作效率。通过调节磁粉芯磁化曲线的斜率、交流电压幅度、频率、直流偏置场来对铁硅铝金属磁粉芯的品质因数进行改善。利用损耗分离的方式对铁硅铝磁粉芯、两种典型牌号及铁硅磁粉芯典型牌号的损耗机制进行了深入的研宄。根据磁滞损耗、涡流损耗八和剩余损耗八与频率形成不同的函数关系来进行损耗分离，结果发现：铁硅铝磁粉芯及铁硅磁粉芯的损耗均主要由磁滞损耗和涡流损耗组成，剩余损耗八可以忽略不计。但在频率为时，铁硅铝仏和磁粉芯损耗组成有很大不同，铁硅铝磁粉芯的磁滞

7、损耗父闻，而铁桂锅磁粉芯的润流损耗父局。铁硅系金属磁粉芯具有价格低廉性能优良的特点，在一些特定的领域与场合是替代昂贵的铁镍系磁粉芯的理想产品选择。优化制备方法以及对损耗机制的分析研宄使得对铁硅系磁粉芯的认识得以深入，在批量生产中的产品品质得以保证，为进一步提高产品的性能，降低产品的功率损耗打下基础。对直流偏置状态下金属磁粉芯品质因数的研究，在实际的器件及绕组选型应用中具有指导借鉴意义。关键词：磁粉芯；有效磁导率；直流偏置；功率损耗；品质因数AbstractSoftmagneticpowdercorehaveparticularproperties,su

8、chas，°：，°，华中科技大学博士学位论文尸，尸尸；；；；华中科技大学博士学位论文目录舰金属