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Fe-Si合金是一种重要的功能材料,在能量转换和信息处理领域具有举足轻重的作用。机械合金化是一种新兴的材料制备方法,有望成为制备高性能Fe-Si合金的有效途径。本文对Fe-Si合金的机械合金化过程及其产物的成型工艺、烧结工艺、磁性能进行了研究。分别采用两种高能球磨机制备了Fe-6.5%Si合金磁粉。研究了球磨工艺条件对球磨效率的影响,探索出了两种球磨机的最佳工艺条件。QM-1SP4行星球磨机在转速固定为365r/min前提下的最佳工艺条件为:以无水乙醇为球磨介质,球料比为10:1,出料粒度分别为125μm、60μm、30μm时相应的球磨时间为9h、15h、20h。ZM6A振动球磨机的最佳工艺条件为:球料比为45:1,助磨剂的加入量为3%。球磨时间视出料粒度而定,当出料粒度为125μm时,球磨时间为9h(干磨);当出料粒度为60μm时,球磨时间为12h(干磨);当出料粒度为30μm时,球磨时间为12h(湿磨)。Fe-6.5%Si和FeSi75混合粉末的机械合金化实验表明,混合粉末球磨12h后的产物为纳米晶α-Fe(Si)固溶体。球磨8h时,混合粉末形成具有层状结构的复合粒子,Si原子浓度在复合颗粒中呈梯度分布。球磨12h时,Si原子的扩散已基本完成,Si均匀地分布于颗粒中。在实验研究的成分范围内,合金化产物无非晶相。基于Miedema半经验理论建立了二元体系的热力学模型,对Fe-Si体系的机械合金化进行了热力学计算,结果表明:Fe-Si体系具有负的固溶体形成能,在全成份范围内非晶的形成能大于固溶体的形成能,Fe-Si体系的机械合金化优先形成固溶体。FeSi75的加入量和球磨工艺对生坯密度有重要影响。随FeSi75添加量的增加,生坯密度逐渐减小。增加球磨时间、提高球磨机转速均会使生坯密度降低。环形试样经烧结处理后,密度有了较大程度的提高,试样变得更加致密,但不同成分试样的致密化程度不同。当FeSi75添加量为5%时,烧后试样的密度最高,气孔率最小。成分对磁粉芯的直、交流磁性有显著影响。加入了5%FeSi75磁粉芯的直流磁性能最好,B50达到了1.30T。磁粉芯的损耗随频率的增加线性增加。相同频率下,5%FeSi75磁粉芯的峰值磁通密度Bm要明显大于10%FeSi75磁粉芯。综合比较,5%FeSi75磁粉芯的交流磁性能优于10%FeSi75磁粉芯。