论文部分内容阅读
我国在布局“工业4.0”的规划中指出:要加速推进由中国制造到中国创造的转变,在2025年迈进制造强国的行列。随着电子信息、5G通讯和新能源汽车领域的快速发展。近年来AI技术以及机械自动化技术的不断优化进步。作为主要器件的变压器、传感器以及电感器受到了国内外众多学者的关注和研究。因此急需开发高速度、高功率密度和高效率电磁变换的关键核心功能材料—软磁复合材料(Soft magnetic composite materials,SMCs),要求其实现器件的小型化、高效节能化以及绿色环保。对磁性粉末进行高电阻率的绝缘包覆主要通过物理方法和化学方法实现。SMCs在烧结过程中由于应力和电流作用引起的杂质扩散,容易使材料禁带宽度变窄,从而使电阻率变低。因此需要杜绝杂质扩散,有效的控制扩散,实现可控扩散烧结。因此提高复合材料的电阻率是本文的研究方向,拟通过在合金表面构建一层金属氧化物扩散阻挡层,再与纳米级锌镍铁氧体复合烧结形成双壳层结构,实现软磁复合材料综合性能的提升。本文拟选用Fe-Si6.5合金粉末作为基体材料,创造性的结合真空蒸发沉积镀膜技术和放电等离子烧结(SPS)技术,通过蒸发镀膜和高温氧化法使铁硅合金表面镀上均匀氧化镁薄层,然后通过物理研磨法与纳米锌镍铁氧体粉末进行绝缘包覆,最后通过SPS烧结制备块体软磁复合材料。通过借助SEM、XRD、VSM等先进设备对样品进行表征分析,对比不同元素含量、烧结温度、压强条件下烧结样品的形貌和性能差异,得出理想制备工艺。此外,SMCs的绝缘层设计趋势是兼顾其软磁性能和电阻率。本文以Fe/Ni0.5Zn0.5Fe2O4复合体系为例,研究界面添加MnO2氧化剂对样品软磁性能和电阻率的影响,揭示了同时提高软磁性能和电阻率的SMCs界面SPS氧化还原机制。采用球磨法制备了添加不同含量MnO2的核壳结构Fe@Ni0.5Zn0.5Fe2O4(MnO2)复合粉末,通过SPS烧结制备Fe/Ni0.5Zn0.5Fe2O4(MnO2)块体SMCs样品。结果表明,SPS条件下添加MnO2氧化剂,能够促使SMCs界面局域发生氧化还原反应,使铁氧体B位的Fe2+的浓度减少,Fe3+增加,降低B位电子跃迁频率,提高了锌镍铁氧体层的有效波尔磁子数及B-B磁超交换作用。与未添加MnO2样品相比,电阻率提高了25.2%,饱和磁感应强度提高了6.4%。表现出同时提高SMCs的软磁性能和电阻率的多重效应。为新型高性能软磁复合材料的研究和开发提供了理论依据。