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1、. word格式 .题目：铁硅铝磁粉心直流偏置特性研究系 （部）：电子科学与技术系专 业 班：电子科学与技术0805班姓 名：吴建敏学 号：U200813928指导教师：龚荣洲2012年 06 月. 学习参考 .摘 要鉴于铁硅铝磁粉心材料在电工电子行业中的广泛应用及材料的偏置特性对其工作性能的影响，本论文对着重对铁硅铝磁粉心的直流偏置特性进行研究。在实验中选取晶品-200目，晶品-120目，金南-200目，欣达-200目的4种粉料，选择不同的4种工艺，在成型压力分别为18.4t/cm2、 19.7t/cm2 、 21.0t/cm2 、22.4cm2 、 23.7t/cm2，退火温度为660，比
2、较在8AT/cm、16 AT/cm、24 AT/cm、32 AT/cm直流偏置场下磁粉心的直流叠加特性。在本文中，发现随着压力的增大，磁粉心的直流偏置特性会变差；粒度越大，直流偏置特性越差，反之粒度越小，直流偏置特性越好；在不同的工艺下，即使同一种粉料，同一种压强，由于添加的绝缘剂不同，即对应的表面处理不同，也表现出不同的直流偏置特性。其中金南、晶品粉料可实现磁导率90磁心、直流偏置性达到美磁90水平；欣达、晶品（-120）粉料可实现磁导率125磁心、直流偏置性可达到美磁125水平。本文在最后对磁粉心的直流偏置特性进行了总结，并对本文以外未涉及到的相关研究进行了展望。关键词：铁硅铝磁粉心 直流
3、偏置 磁导率 工艺参数Abstract In view of the impact of material bias characteristics to their work performance and Sendust powder core material widely used in electric and electronic industry , this paper focuses on the DC bias characteristics of Sendust powder core . We selected Jingpin -200 mesh , Jingpin-1
4、20 mesh , Jinnan -200mesh , Xinda -200mesh, four powders ,four kinds of process, a total of 16 groups of experiments, the molding pressure of 18.4t/cm2 , 19.7t/cm2 , 21.0t/cm2 22.4/cm2 , 23.7t/cm2 ,annealing temperature of 660 to compare the DC superposition characteristic of Magnetic power core und
5、er 8AT/cm、16 AT/cm、24 AT/cm、32 AT/cm of DC bias field . In this article, As the pressure increases , the DC bias characteristics of the powder core will be worse .the greater of the particle size , the worse of the DC bias characteristics . the smaller of the particle size , the better of the DC bia
6、s characteristics ; in different process , even the same kind o fthe powder , the same kind of pressure, because of the different added insulation , corresponding different surface treatment , showed a different DC bias characteristics . Jinnan and Jingpin powder can reach permeability to 90, the DC
7、 bias magnetic to reach the level of the America magnetic of 90; Xinda and jinpin ( -120 ) powder can reach permeability to125 ,the DC bias can reach the America magnetic of125.In the last of the DC bias characteristics of the powder cores are summarized and looked ahead of what is not related to th
8、is article .Keywords: Fe-Si-Al magnetic powder core DC magnetic bias Permeability Process parameters目录摘 要IAbstractII目录III1 绪论11.1课题目的及意义11.2铁硅铝磁粉心简介11.3国内外研究现状41.4论文结构安排52 实验技术理论62.1电感量与磁导率的关系62.2成型压力的计算62.3直流偏置的影响因素72.4 磁粉心制备技术基础83 实验方法113.1方案选择113.2方案选择原因123.3 铁硅铝磁粉心的制备123.4 试验样品的直流偏置测试154 实验结果与分析
9、164.1 四种工艺下磁粉心的直流偏置性能164.2 成型压力对直流偏置的影响224.3 粉料粒度对直流偏置的影响224.4 表面处理对直流偏置的影响244.5实验中存在的问题255 总结265.1 实验结论265.2 磁粉心展望26致谢28参考文献29. 学习参考 .1 绪论1.1课题目的及意义了解金属软磁粉心的特点及应用；了解铁硅铝金属软磁粉心的制备工艺；通过工艺实验制备 =125铁硅铝磁粉心，通过成分结构表征与性能测试分析，掌握铁硅铝磁粉心的性能调控方法及机制。研究铁硅铝粉末的表面包覆改性工艺、粒度配比、成型压强及热处理温度对磁粉心性能的影响规律；分析制备工艺与磁粉心性能间的关联。着重分
10、析铁硅铝磁粉心直流偏置特性。近年来，随着全球经济的发展，石油、煤炭等不可再生能源的开采与使用都呈加速趋势，这使得全球性能源面临枯竭的危险，同时也带来了比较严重的环境污染问题，威胁到人类赖以生存的自然环境。以太阳能发电为代表的新能源由于具有清洁环保和可再生的特点，成为未来能源发展的重要趋势，并得到了世界各国所的高度重视。太阳能发电系统的效率由太阳能电池的转换效率和中间环节的效率决定。由于目前太阳能电池的转换效率还比较低，实际商品化的一般效率在12左右，因此太阳能发电的成本相对比较高。逆变器是不可或缺的组成部分，如果逆变器的效率不高，将使得来之不易的电能在中间环节中消耗掉，十分可惜。Fe基非晶、纳
11、米晶合金磁粉心，尤其是非晶雾化粉末磁粉心由于具有综合性能优越、低成本的特点，是太阳能逆变器用滤波电感及储能电感的理想材料，但其在材料体系、粉末制备、磁粉心制备方面目前仍存在问题，有必要进行深入的研究和开发。本文研究了制备铁硅铝磁粉心的整个制备工艺流程，讨论磁粉粒度大小、绝缘包覆工艺、成型压力和去应力退火对铁硅铝磁粉心综合性能的影响。最后，着重对磁粉心的直流偏置特性加以分析。1.2铁硅铝磁粉心简介1.2.1磁粉心的特性磁粉心是将铁磁性粉末与绝缘介质混合压制而成的一种复合软磁材料。由于在铁磁性粉末颗粒的表面均匀包覆着一层绝缘介质膜，磁粉心的电阻率高，因而涡流损耗很低，适合于较高频率应用(20kHz
12、以上)。此外，磁粉心还具有较高的饱和磁感应强度、良好的频率特性和恒导磁等优点，使得磁粉心作为电感滤波器、扼流线圈广泛应用于电子通讯、雷达、电源开关等领域，已经成为软磁材料重要的组成部分。磁粉心生产历史悠久，最早出现的磁粉心是19世纪末用蜡绝缘包覆磨碎的铁粉后压制而成，但存在损耗大、品质因数小的缺点，因此研究者们通过改变粉末成分先后研制出了综合性能更加良好的坡莫合金(Fe-Ni)粉心、钼坡莫合金(2Mo-81Ni-Fe)粉心等。第二次世界大战期间，日本和德国又研制了铁硅铝(Sendust)合金磁粉心，其在具备Fe-Ni合金粉心优良磁性的同时，性价比更高。随着电子技术的迅猛发展，对电子器件的高频化
13、、高功率密度化、小型化及抗电磁干扰的要求日益提高，磁粉心材料由于其特殊的磁性能使其在许多应用场合具有其它软磁材料难以比拟的优势，市场需求日益增加。在各类磁粉心中，铁硅铝磁粉心由于具有良好的高频磁性能、宽恒磁导率及低损耗、低成本等特点，正以高增长速度迅速发展起来，在输出电感、线路滤波器、功率因数校正器等器件中得到了广泛的应用。二次大战之后，高电阻率软磁铁氧体的问世以及迅速发展，使金属磁粉心的研究发展一度陷入低潮。直到1984年美国联合公司利用Fe78Si16B6非晶粉末制备了非晶磁粉心，才为金属磁粉心的发展注入了活力。近年来随着纳米技术、机械合金化等技术的发展，磁粉心的发展又出现了新的高潮，国内
14、外学者纷纷开始了新型非晶、纳米晶磁粉心的研究。根据构成磁粉心粉末的成分，可以将传统的磁粉心分为纯铁粉心、铁硅铝粉心、坡莫合金粉心。而最近涌现出的非晶、纳米晶技术应用于磁粉心领域而诞生的新型磁粉心，粉末成分多样，因此本文统称为非晶、纳米晶磁粉心。为了在外加弱磁场下磁性体的磁化强度发生巨大变化，首先要保证磁性体的饱和磁化强度大，其次是阻碍磁化强度变化的阻力要很小。磁化机制的唯象理论认为，磁化是通过畴壁位移和磁矩转动进行的。表示金属和合金的磁各向异性大小的物理量是磁晶各向异性常数Kl以及磁滞伸缩系数s。首先，软磁材料应选择其成分处于磁晶各向异性常数K和饱和磁致伸缩s为零或接近于零区域，这样才能获得高
15、导磁率、低矫顽力的高性能软磁材料。按照这一准则实际开发的材料是坡莫合会和Sendust合金。其次，通过将材料形态非晶化，非晶态材料没有晶粒，也就就是磁品各向异性常数K1为零，由此研究出非品和纳米晶合金。在二元铁铝和铁硅系中，都不存在K1和s同时趋于零的成分。在三元铁硅铝系中存在一组K1趋于零的成分和一组s趋于零的成分，它们相交处的成分则是K1和s都趋于零，如下图1。这种合金是在1932年由增本、山本两博士所发明，其磁导率可同坡莫合金相匹敌，且不含昂贵的镍，是一种值得重视的软磁材料。但Fe-Si-Al合金硬而脆，将粉末压制成磁粉心，取代了铁氧体。为用作磁头材料，在其中加了Cr提高了耐蚀性，开发出耐蚀、耐磨的VTR用的磁头材料。近年在压制磁粉心、电磁屏蔽方面又得到发展。主要用于开关电源磁心、线路噪声滤波器、脉冲变压器、回扫变压器和PFC。如图1，铁硅铝磁粉心的合金为成分，Fe占85wt%，Si 占9.6wt% ，Al占5.4wt% ，其中s和K1 都趋向于零。图1 Fe-Si-Al合金成分与磁性能关系曲线1.2.2 磁粉心的市场概况目前，全球范围内专业生产金属磁粉心的企业主要有以下几家
