随着以电力为主的新能源产业的发展,需要与之对应的电力电子器件能够以更高效率、更高能量密度和更加小型化的状态工作。具有更高工作频率的宽禁带半导体的出现为发展这种高性能的电力电子器件提供了可能性。然而,纵观整个软磁领域,目前还没有一种软磁材料能够在与宽禁带半导体相匹配的频段下有效地工作。因此,开发能够在更高频下有效工作的软磁材料是新能源产业发展和部署不可避免的话题。在本论文中,我们开发了四种工作在不同频段的易面型Fe Si Al、Fe Ni Mo、Fe Ni和羰基铁软磁复合物,并且与各自非易面型复合物对比研究了高频磁化过程和铁芯损耗特征,根据分离和拟合的损耗参数将复合物的铁芯损耗反推至更高频段,估算出复合物在整个工作频段范围内的性能因子,探索其开发宽禁带半导体基电力电子器件潜力的可能性。易面型Fe Si Al复合物磁谱的弛豫频段最低,实部磁导率从1 MHz开始随频率的增加而降低。初始磁导率为200,磁化过程中存在畴壁位移和磁化矢量转动两种机制。在500 k Hz、10和20 m T下的铁芯损耗分别为55和296 k W/m~3。损耗分离结果显示,在500 k Hz以内复合物主要以磁滞损耗为主。然而随着频率的继续增加,剩余损耗急剧增加,将成为主要的损耗形式。由于经过表面绝缘包覆以及易面型Fe Si Al磁粉颗粒自身超薄的厚度,复合物在1 MHz使用频率范围内的涡流损耗被有效地抑制。另外,500 k W/m~3损耗下的性能因子达到了18 T·k Hz。易面型Fe Ni Mo复合物磁谱的弛豫频率较高,实部磁导率在10 MHz前随频率保持恒定,初始磁导率为82。相比非易面型Fe Ni Mo复合物在初始磁导率和弛豫频率方面均得到了明显的提升。损耗方面,由于易面型Fe Ni Mo复合物中磁粉颗粒各向异性的增加,以及颗粒间的团聚现象,磁滞损耗和涡流损耗均增加,导致总损耗增加,500 k Hz、16 m T测量条件下的铁芯损耗从624增加至964 k W/m~3。经退火和表面钝化处理后,磁滞损耗和涡流损耗均得到明显的降低,500 k Hz、16 m T测量条件下的损耗值降低至445 k W/m~3。即使如此,易面型Fe Ni Mo复合物的整体损耗依然偏高,导致其性能因子较低。500 k W/m~3损耗下的性能因子为15 T·k Hz,这明显低于易面型Fe Si Al和目前商用的软磁铁氧体。易面型Fe Ni复合物的初始磁导率为38,磁导率在30 MHz前随频率保持恒定。损耗方面,与非易面型复合物相比,易面型复合物的损耗随频率增加更加线性,高频下的损耗更低,500 k Hz、16 m T下的损耗从929降低至621 k W/m~3。损耗分离结果显示,非易面型复合物中主要以剩余损耗为主,而易面型复合物中主要以磁滞损耗为主,涡流和剩余损耗被有效地抑制。得益于此,易面型Fe Ni复合物在20 MHz下的性能因子达到了30 T·k Hz。另外,采用层压方式制备的高体积浓度的易面型Fe Ni复合物的初始磁导率达到了48,500 k Hz、16 m T下的损耗降低至262 k W/m~3。但由于磁谱弛豫频率的降低,剩余损耗占比增加,高频下的损耗增加,性能因子相对降低。由于易面型Fe Ni复合物的高工作频率优势主要来自面内各向异性,因此导致复合物很高的磁滞损耗。为了降低磁滞损耗,我们制备了易面型的羰基铁软磁复合物。易面型羰基铁复合物的磁导率性能与易面型Fe Ni复合物非常相似,初始磁导率为36,在40 MHz之前磁导率随频率的增加保持恒定。不同的是,易面型羰基铁复合物的高工作频率主要来自高的面外各向异性场,即高的饱和磁化强度。得益于此,易面型羰基铁复合物在不增加剩余损耗的同时,有效地降低了高频磁化下的磁滞损耗,总损耗最低,500 k Hz、16 m T时的总损耗值为361 k W/m~3。此外,易面型羰基铁复合物的性能因子在40 MHz时达到了80 T·k Hz,这·是我们制备的所有复合物中所达到的最高水平,同时在目前报告的软磁复合物中也具有较高的水平,对于开发下一代电力电子器件用的软磁材料具有很好的参考价值。总的来说,易面型的复合物相对非易面型复合物在磁导率性能和损耗方面都具有明显的优势,因此,采用易面型结构的软磁复合物作为磁芯材料应该是以后铁磁性金属复合物释放宽禁带半导体潜能、发展下一代高频化、小型化电力电子器件的一个很有效的研究方向。