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流态化气相沉积过程中fe-6.5wt.%si/sio2核壳异质结构生长机理研究

流态化气相沉积过程中Fe-6.5wt.%Si/SiO2核壳异质结构生长机理研究

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作者：先琛安徽工业大学

学位级别：硕士

铁硅软磁粉芯具有优异的软磁性能,是高频电机铁芯的理想材料。大功率、高频率新能源器件的发展对于铁硅软磁粉芯的需求量急剧增大,但我国在该体系上缺乏自有技术,研发遭遇瓶颈,特别是高频应用领域下的涡流损耗难题,“卡脖子”问题日益突... 详细信息

铁硅软磁粉芯具有优异的软磁性能,是高频电机铁芯的理想材料。大功率、高频率新能源器件的发展对于铁硅软磁粉芯的需求量急剧增大,但我国在该体系上缺乏自有技术,研发遭遇瓶颈,特别是高频应用领域下的涡流损耗难题,“卡脖子”问题日益突出,无法形成系列产品与国外企业竞争。针对上述问题,论文采用流态化气相原位沉积构建“三维外延形核”系统新理念,采用正硅酸乙酯为sio绝缘介质前驱体对fe-6.5wt.%si合金颗粒进行表面绝缘包覆,成功制备出性能可控的fe-6.5wt.%si/sio复合颗粒,利用XRD、XPS、SEM、FTIR等物相表征分析手段以及四探针电阻率测试仪和振动样品磁强计等仪器研究了不同沉积温度、沉积时间、TEOS前驱体浓度以及稀释气体流量对于sio绝缘包覆层微观形貌、物化性质和软磁性能的影响,揭示了形成fe-6.5wt.%si/sio核壳结构的物理化学条件和sio绝缘包覆层生长机理,确定了达到fe-6.5wt.%si/sio核壳结构完整均匀性的关键工艺参数。研究发现,通过流态化气相沉积,fe-6.5wt.%si合金颗粒表面可以形成一层均匀致密的sio绝缘包覆层,选择合适的工艺参数是获得完整fe-6.5wt.%si/sio核壳结构颗粒的关键:最佳包覆工艺参数为沉积温度为920～960 K,沉积时间为960 s,TEOS浓度为3.0 vol%,稀释气体流量为200～300 sccm;正硅酸乙酯分解生成的sio层中存在四种不同聚合程度的硅基团和与之对应的四种氧基团,另外存在与fe-6.5wt.%si合金颗粒表面相互作用的氧元素基团;fe-6.5wt.%si/sio核壳结构的形成过程符合三维岛状形核模型;完整fe-6.5wt.%si/sio核壳结构复合颗粒的电阻率较原始fe-6.5wt.%si合金颗粒增加了三个数量级,饱和磁感应强度略微低于原始fe-6.5wt.%si合金颗粒,但均表现出典型的软磁性能,矫顽力几乎不改变。

关键词：磁粉芯流态化气相沉积 fe-6.5wt.%si/sio2核壳结构 sio2绝缘包覆层生长机理静磁性能

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