铁硅铝软磁合金,又称作仙台合金,具有高磁导率、高电阻率、低矫顽力和良好的耐磨性等优异的综合软磁性能。用FeSiAl合金粉末制备的磁粉芯具有良好的偏置特性和温度稳定性,能够在较宽的温度范围内工作,并且工作时噪音低,广泛应用于开关电源、电感器、滤波器等电子元器件中。随着科技的进步,电子元器件越来越趋向于小型化、高频化,然而FeSiAl磁粉芯在高频下损耗高、易发热,限制了其在高频宽频下的应用。要想满足电力行业发展的需要,人们有必要对FeSiAl磁粉芯的磁性能作进一步的提升。本论文从FeSiAl磁粉芯制备过程中的粉末处理、绝缘包覆、压制成型和退火处理等四个环节入手,通过球磨工艺实现FeSiAl粉末的扁平化,选用不同的包覆剂、压制压力和去应力退火温度制得磁粉芯样品,利用X射线衍射技术、扫描电子显微镜、B-H交流磁特性分析仪和PPMS综合物性测量系统等表征手段,系统地探究了粉末形貌、包覆剂的种类和含量、成型压力和退火温度等因素对FeSiAl磁粉芯软磁性能的影响规律,并得出以下主要研究结论:(1)FeSiAl粉末随球磨时间的延长逐渐实现扁平化,压制成的磁粉芯密度和电阻率逐渐增大,但球磨时间过长,粉末结构遭到破坏,反而影响磁粉芯的密度和电阻率。FeSiAl磁粉芯的软磁性能与其自身密度和电阻率密切相关,随粉末球磨时间的延长,磁粉芯的品质因数先升高后降低,当粉末球磨时间为15小时左右时,可以获得直径约为30μm、厚度约为0.2μm、颗粒纵横比(直径/厚度)为150的粉末,此时制得的磁粉芯综合磁性能最佳。(2)粘结剂的种类对FeSiAl磁粉芯磁性能的影响很大,选取合适的粘结剂有利于获得包覆效果最佳的磁粉芯。水玻璃做粘结剂得到的磁粉芯,磁导率最高,损耗最低,高频下品质因数最大,综合磁性能最好。粘结剂的含量不同,对FeSiAl磁粉芯磁性能的影响效果不同。添加含量较少时,粘结剂越多,FeSiAl磁粉芯的损耗越小,品质因数整体上越大,但添加含量过多,会极大影响磁粉芯的磁导率。综合来讲,使用水玻璃作粘结剂且添加含量在3%-4%之间时,得到的磁粉芯综合磁性能最佳。(3)成型压力通过影响粉芯的密度和电阻率,进而影响FeSiAl磁粉芯的磁导率和损耗。在一定的压力范围内,随压力的增加,磁粉芯的密度和电阻率增大,绝缘剂包覆效果得到改善,磁导率升高、损耗降低;压力过大,破坏了粉末表面的绝缘层,且内部应力集中,使得磁粉芯磁导率变小、损耗变大。降低升压速率,不仅可以避免粉芯内部应力集中,改善粉芯磁性能,还可以延长模具使用寿命;保压时间对FeSiAl磁粉芯的磁性能影响不大。综合成型工艺对磁粉芯磁性能的影响效果来看,选择1200 MPa左右的成型压力、90 s左右的保压时间和缓慢的升压速率,可以得到综合性能最佳的FeSiAl磁粉芯。(4)铁氧体作为磁性的绝缘包覆剂,其本身具有传统的非磁性涂覆材料不具备的优良磁性能,它的适当加入改善了FeSiAl磁粉芯的综合磁性能。但铁氧体添加含量过多,一方面其自身饱和磁化强度的劣势,使得复合磁粉芯的饱和磁化强度降低;另一方面,小颗粒物大量聚集增加了粉芯内部间隙的数量,影响了磁粉芯的密度和电阻率,使得磁导率降低、损耗增加。综合铁氧体对FeSiAl磁粉芯磁性能的影响规律,当MnZn铁氧体的包覆含量为5%时,得到的MnZn/FeSiAl复合磁粉芯磁性能最佳,且最佳去应力退火温度为650℃。