高频功率电感用低损耗高磁感软磁复合材料

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电力电子装备的高频化和大功率化,迫使磁-电能量转换用软磁复合材料需具备低损耗和高磁感等特性。本项目提出利用固相界面反应在铁硅软磁复合材料内原位构建一种兼具高电阻和磁性的复合包覆结构,即先采用原位氧化工艺在Fe-6.5wt%Si磁粉表面生成均匀的氧化膜,后采用热压烧结实现“Fe-6.5wt%Si/氧化膜”核壳复合粉末的成型,利用其高温促使Fe-6.5wt%Si中的Si和氧化膜中的FexOy在核壳界面处发生置换反应,原位生成高电阻Fe2SiO4和铁磁性Fe,实现氧化膜向Fe2SiO4/Fe复合包覆层的演变。结果表明,复合包覆层具有良好的均匀性和厚度可控性,大幅削弱了高频涡流效应,同时纳米Fe的存在有效降低了包覆层引入的磁稀释作用。制得的铁硅软磁复合材料的性能优于同类型商用产品的性能指标,其饱和磁感(1.66 T)增加了3.8%,有效磁导率(82)提升了36.7%,同时高频损耗(568 mW/cm3,0.01 T/50 kHz)减少了18.9%。因此,本项目提出的包覆结构构建新思路具有显著效果,制备的铁硅软磁复合材料的电-磁性能优良,在高频功率电感领域具有良好应用前景。