复合材料磁粉芯挤出成形及其软磁性能研究

论文摘要

Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉芯的粉体具有粒径小、硬度大的特点,不易模压成型。粉末挤出成型法具有生产效率高、加工设备价格经济的特点,研究粉末挤出成型法制备Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉芯工艺,可以促进磁粉芯的生产效益提高,具有广阔的应用前景。针对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉芯,本文首先较系统地研究了该磁粉芯的挤出成型工艺,具体设计和制作了一模多腔的成型模具,设计了磁粉芯专用的粘结剂配方,磁粉芯的溶剂脱脂技术,研究了使用双螺杆混炼挤出机挤出成型磁粉芯工艺；其次,针对如何提高挤出成型法磁粉芯的密度问题,研究了粉体级配、改进粘结剂配方、复合FeSiAl粉体对磁粉芯密度的影响情况；最后,较系统地研究了各种挤出成型法磁粉芯的软磁特性,优化出了综合软磁性能最佳的磁粉芯组成和制备工艺。研究表明,使用双螺杆混炼挤出机可以一模多腔地挤出成型Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉芯；设计的“硬脂酸-聚丙烯-石蜡”粘接剂具有粘接效果好、成型方便的特点；300目Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉在合理的挤出工艺下可以挤出成形出密度小于2.5g/cm3的磁粉芯。在300目Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体基础上,添加其它粒度的纳米晶粉体,可以有效提高磁粉芯密度,当300目、200目与100目质量比为6:3:2时,相对于300目Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉芯,级配后的磁粉芯密度提高了5%,最高达到3.76g/cm3；采用不同类型的磁粉与Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体复合和提高磁粉芯粉胶质量比也可提高磁粉芯密度,当FeSiAl粉体与Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体复合、粉胶质量比为10:1时,相对于300目Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶磁粉芯,复合粉体磁粉芯的密度提高了31%,达到了4.69g/cm3,是理论密度的60.1%。磁粉芯经脱脂、热处理后,磁粉芯磁导率上升,同时磁粉芯涡流损耗上升,磁粉芯中心频率下移。当磁粉芯配比为“200目FeSiAl粉30wt%+300目Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体30wt%”、粉胶质量比为10：1、热处理温度180℃×1hour时,磁粉芯取得最佳的软磁性能,磁粉芯有效磁导率μe达到16.45、中心频率为600kHz、中心频率品质因数Q值为57.5。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国磁粉芯发展概述
• 1.1.1 磁粉芯的研究进展
• 1.1.2 磁粉芯的制作工艺
• 1.2 注射成形技术简介
• 1.2.1 注射成形技术及特点
• 1.2.2 注射成形技术优缺点
• 1.3 金属磁粉芯注射成形
• 1.3.1 粘结剂的设计与制备
• 1.3.2 粘结剂与金属粉末混炼
• 1.3.3 注射成形、脱脂与烧结
• 1.4 金属磁粉芯挤出成型
• 1.5 本论文主要研究内容
• 第2章 磁粉芯粉末挤出成型法制备工艺
• 2.1 实验所用的试剂和仪器
• 2.1.1 主要原料
• 2.1.2 主要仪器和设备
• 2.2 磁粉芯模具
• 2.3 磁粉芯制备工艺
• 2.4 磁粉芯密度
• 2.5 磁粉芯内部结构
• 本章小结
• 第3章 磁粉芯脱脂与热处理
• 3.1 磁粉芯脱脂
• 3.2 退火温度对磁性能的影响
• 3.3 退火时间对磁性能的影响
• 本章小结
• 第4章 磁粉芯的软磁性能
• 73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米晶粉芯磁性能'>4.1 Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米晶粉芯磁性能
• 73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米晶粉芯磁性能'>4.2 FeSiAl/Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉纳米晶粉芯磁性能
• 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要工作及其结论
• 5.2 本文特色
• 5.3 进一步工作的方向
• 第6章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果