機械合金化技術(shù)制備Fe-Si磁粉芯的研究.pdf

1、Fe-Si合金是一種重要的功能材料，在能量轉(zhuǎn)換和信息處理領(lǐng)域具有舉足輕重的作用。機械合金化是一種新興的材料制備方法，有望成為制備高性能Fe-Si合金的有效途徑。本文對Fe-Si合金的機械合金化過程及其產(chǎn)物的成型工藝、燒結(jié)工藝、磁性能進行了研究。 分別采用兩種高能球磨機制備了Fe-6.5％Si合金磁粉。研究了球磨工藝條件對球磨效率的影響，探索出了兩種球磨機的最佳工藝條件。QM-1SP4行星球磨機在轉(zhuǎn)速固定為365r/min前提下的

2、最佳工藝條件為：以無水乙醇為球磨介質(zhì)，球料比為10∶1，出料粒度分別為125μm、60μm、30μm時相應(yīng)的球磨時間為9h、15h、20h。ZM6A振動球磨機的最佳工藝條件為：球料比為45∶1，助磨劑的加入量為3％。球磨時間視出料粒度而定，當出料粒度為125μm時，球磨時間為9h(干磨)；當出料粒度為60μm時，球磨時間為12h(干磨)；當出料粒度為30μm時，球磨時間為12h(濕磨)。 Fe-6.5％Si和FeSi75混合粉末

3、的機械合金化實驗表明，混合粉末球磨12h后的產(chǎn)物為納米晶α-Fe(Si)固溶體。球磨8h時，混合粉末形成具有層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子，Si原子濃度在復(fù)合顆粒中呈梯度分布。球磨12h時，Si原子的擴散已基本完成，Si均勻地分布于顆粒中。在實驗研究的成分范圍內(nèi)，合金化產(chǎn)物無非晶相。 基于Miedema半經(jīng)驗理論建立了二元體系的熱力學(xué)模型，對Fe-Si體系的機械合金化進行了熱力學(xué)計算，結(jié)果表明：Fe-Si體系具有負的固溶體形成能，在全成份范

4、圍內(nèi)非晶的形成能大于固溶體的形成能，F(xiàn)e-Si體系的機械合金化優(yōu)先形成固溶體。 FeSi75的加入量和球磨工藝對生坯密度有重要影響。隨FeSi75添加量的增加，生坯密度逐漸減小。增加球磨時間、提高球磨機轉(zhuǎn)速均會使生坯密度降低。環(huán)形試樣經(jīng)燒結(jié)處理后，密度有了較大程度的提高，試樣變得更加致密，但不同成分試樣的致密化程度不同。當FeSi75添加量為5％時，燒后試樣的密度最高，氣孔率最小。 成分對磁粉芯的直、交流磁性有顯著影響。