掺钛的铁硅系磁粉芯的制备及其性能研究

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1、中图分类号!M221：2UDC硕士学位论文学校代码!Q5三3密级公开掺钛的铁硅系磁粉芯的制备及其性能研究StudyonPreparationandPropertyofTitanium-—dopedFe-·SiMagneticPowderCores作者姓名：毛新华学科专业：材料加工学院(系、所)：材料科学与工程学院指导教师：邓运来教授副指导教师：蔡一湘教授论文答辩日期妒、10j／^答辩委员会主席中南大学二0一三年五月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标

2、注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：重整笠日期：l坐王年』月一一南学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全

3、文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。日期：竺!』年』月卫日掺钛的铁硅系磁粉芯的制备及其性能研究摘要：磁粉芯是一种由磁性粉末经过退火处理、绝缘包覆后，采用传统粉末冶金方法制备而成的一种新型复合软磁材料。磁粉芯磁特性优劣主要取决于磁粉本身性能与磁粉芯的制备工艺，具有优异性能磁粉芯的获得，必然是两者完美结合的产物。自十九世纪末铁粉芯的研究制备以来，大量科研工作者们集中于磁粉合金成分与粉芯制备工艺两方面对磁粉芯进行空前广泛的研究。本文采用气雾化制粉技术制备的Fe．3Si一0．5A1．2Ni、Fe．3Si．0．5AI．2Ni．1

4、Ti、Fe．3Si．0．5A1—2Ni．2Ti三种软磁合金粉末，研究了雾化压力、熔炼温度以及漏嘴直径等工艺参数对Fe．3Si．0．5A1—2Ni．1Ti软磁合金粉末形貌其粒径分布等性能的影响。并以气雾化软磁合金粉末为原料，结合模压成型方法制备了Fe一3Si．0．5A1—2Ni．Ti磁粉芯，通过扫描电镜、X射线衍射仪以及软磁交流测量装置等观察并表征了软磁合金粉末绝缘包覆前后的形貌、相结构以及磁粉芯的磁特性，探讨了粉末粒度、绝缘剂种类与添加量、压制力大小、退火工艺以及Ti元素含量等因素对Fe．3Si．0．5AI．2Ni．Ti磁粉芯力

5、学性能与有效磁导率比、损耗P。、品质因数Q等磁学特性的影响。研究了Fe一3Si．0．5A1．2Ni．2Ti软磁合金粉末的碳、氧杂质含量与还原退火温度、保温时间的关系。研究表明：随着退火温度的升高、保温时间的延长，合金粉末的氧含量明显降低，碳含量则变化较小。合金粉末在850℃保温lh去应力退火后获得最低的碳、氧含量，粉末纯度最高，且无结块现象，利于优良磁粉芯磁性能的获得。研究了Fe．3Si．0．5A1．2Ni．2Ti磁粉芯的有效磁导率“。、损耗P。、品质因数Q等磁特性参数与合金粉末粒度及粒度分布的关系。研究表明：随着合金粉末粒度的

6、减小，磁粉芯有效磁导率“。、损耗P。降低，品质因数Q增大，综合磁性大幅度改善。研究了Fe．3Si．0．5A1．2Ni。2Ti磁粉芯的有效磁导率“。、损耗P。与绝缘剂种类及其含量的关系。结果表明：当W-6C环氧树脂磁粉胶与硅树脂两种绝缘剂加入量同为0．5％时，W-6C绝缘包覆制备的磁粉芯具有更高的有效磁导率¨。、更低的损耗P。；随着W-6C绝缘包覆剂含量的增加，磁粉芯的有效磁导率“。、损耗P。降低、品质因数提高，磁粉芯获得了良好的频率稳定特性。研究了模压成型中压制力大小对Fe．3Si．0．5AI．2Ni．2Ti磁粉芯压坯密度、样品

7、密度以及有效磁导率№的影响。结果表明：随着压制力的增大，磁粉芯的压坯密度与样品密度升高，有效磁导率雎。增加。研究了退火温度、升温速率、保温时间等退火工艺参数对Fe一3Si．0．5A!一2Ni．2Ti磁粉芯磁性能的影响，结果表明：随着退火温度的变化，磁粉芯有效磁导率¨。及损耗P。在不同的温度阶段表现出不同的变化规律，当温度由180℃升至280℃，磁粉芯‰缓慢升高，而损耗P。则明显降低；当温度进一步升至380℃，磁粉芯有效磁导率№出现大幅降低，而损耗P。则急剧升高；随着升温速率的增大，磁粉芯有效磁导率№与品质因数Q先升高后降低，损耗

8、P。先减小而增大，在升温速率为120℃／h时，磁粉芯获得最佳磁性能；随着保温时间的延长，磁粉芯有效磁导率“。、品质因数Q不断增大，损耗P。不断降低，当保温时间为150min时，磁粉芯获得最佳综合磁性能。最后，研究并分析了Ti元素及其含量对Fe．3Si．0．5A1