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《中南大学》 2011年
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微型马达用磁粉芯的制备和性能研究

赵莉  
【摘要】:磁粉芯是一类重要的磁性功能材料,在电机领域具有广阔的应用前景。本文以微型马达为应用目标,针对目前磁粉芯应用开发方面存在的问题,采用粉末冶金工艺制备了这一软磁复合材料。运用SEM、XRD、DSC等分析了材料的结构与性能,通过装机实验测试了材料的使用性能,研究了粉末形貌、粒度和粒度分布对材料制备工艺和性能的影响,分析了成形和热处理工艺对材料力学性能和磁性能的影响,重点探讨了粘结剂对磁性粉末的绝缘包覆以及材料制备工艺和性能的影响。主要的研究内容和结论如下: 磁粉芯对铁粉的形貌、粒径有特殊要求。还原后的粉末采用不同的球磨工艺可获得不同形貌、粒径的粉末。经转速350 r/min、球料比10:1、球磨4h的球磨工艺球磨后粉末由最初的近球形状研磨成扁平状,粒径适中,平均粒径为100μm,能研磨成适合于制备磁粉芯的粉末。在高能球磨过程中,同时能实现粉末颗粒的绝缘包覆,在粉末表面均匀包覆一层绝缘膜。包覆粉末既没有发生晶型转变,也没有成分析出。粉末表面均匀包覆一层绝缘膜,能改善粉末的耐热性,但是随着温度的升高,当温度升高至474.51℃,包覆在粉末表面的有机膜会发生分解,这对于热处理温度的选择提供了依据。 粉末冶金工艺制备磁粉芯需要采用较大的压制压力(800MPa)以提高压坯的密度。研究结果表明,随着压力的增加,压坯密度呈现出先增加后减小的趋势;包覆粉末在1200MPa下压制成形,压坯密度较大,达到了6.8g/cm3,材料力学性能较佳;当压力小于1000MPa时,随着压力的增加,改善了磁粉芯的磁性能;而当压力在1000-1200MPa范围内,磁粉芯磁性能较佳,并且波动不大。包覆粉末在1000MPa下成形,磁粉芯磁性能较佳;所以包覆粉末在1200MPa下成形,磁粉芯综合性能较佳。 研究了退火热处理工艺对磁粉芯性能的影响。结果表明,以H2为保护气氛,压坯热处理升温速率为100-140℃/h,制备的磁粉芯力学性能均能满足加工要求;升温速率为140℃/h,制备磁粉芯磁性能较佳。保温温度550℃,制备磁粉芯性能较佳。保温时间40min,制备成磁粉芯力学性能较佳;保温时间60min,所获得磁粉芯磁性能较佳;相对于升温速率,保温时间对磁粉芯性能的影响并不敏感。所以压坯热处理工艺为—升温速率140℃/h,保温温度550℃,保温时间60min,以H2为保护气氛,所获得磁粉芯性能较佳。 粘结剂的选择、总量和组成对磁粉芯的性能有着十分重要的影响。本论文选用酚醛树脂和纳米无机粉体为粘结剂,既可以优化包覆效果,同时纳米无机粉体改性酚醛树脂,大大改善其耐热性能,可提高热处理温度,以改善磁粉芯的磁性能。研究表明,随着粘结剂含量的增加,磁粉芯力学性能、磁性能都呈现出先增加后减小的趋势。无机纳米粉体与酚醛树脂质量比为3:2-2:1,粘结剂的总量在2.7%-3.6%范围内,磁粉芯力学性能较好。无机纳米粉体与酚醛树脂质量比为2:1,粘结剂的总量在2.8%-3.5%范围内,磁粉芯磁性能较好。所以无机纳米粉体与酚醛树脂质量比为2:1,粘结剂的总量在2.8%-3.5%范围内,磁粉芯的综合性能较好。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB34

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