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摘要：纳米晶软磁材料凭借其独特的结构、优异的磁性能和低廉的价格而倍受关注。同时,纳米晶磁粉芯是制作电感器件、尤其是高频大电流大功率电路电感的重要元件。因为其优越的软磁性能,在部分场合可以代替传统的Fe-Ni、MPP和Sendust粉芯的使用。本文根据企业对产品应用的性能指标要求和实际生产条件,确定了适宜大规模化生产的合金成分,探索了不同的粉末制备工艺和粉芯制备工艺对粉芯相对密度、压溃强度、频率特性、频谱特性、直流叠加特性、矫顽力及损耗的影响,获得了以下结果：(1)与Fe73Si3B24非晶合金相比较,Fe78.4Cu0.6Nb2.5Si9.5B9非晶合金的初始晶化峰与二次晶化峰之间的间距、初始晶化阶段与二次晶化阶段的表观激活能差值均较大,即Fe78.4Cu0.6Nb2.5Si9.5B9非晶合金能更好地通过晶化退火获得具有良好软磁性能的“非晶+纳米晶”双相结构。该合金适宜的晶化处理工艺为：升温速率为25℃/min时,升至540℃保温40min。(2)采用薄带破碎法、高压气体雾化法及雾化粉末球磨法均能制得纳米晶软磁粉末。随着球磨时间的延长,雾化粉末的晶面间距增大,非晶含量增加,晶粒尺寸减小,微观内应变增大。Fe78.4Cuo.6Nb2.5Si9.5B9雾化粉末经过202h球磨后,非晶含量达到约98%；而Fe73Si3B24雾化粉末经过202h小时球磨后,其非晶含量约为78%。粉末的饱和磁感应强度基本不随球磨时间延长而变化,但是矫顽力因内应力增大而有上升的趋势。(3)研究了粉末颗粒尺寸、包覆剂种类及含量、压制压力、退火温度及粉末配比等条件,对磁粉芯的机械性能及磁性能的影响规律。使用较粗颗粒(>150μrn)的薄带破碎粉末,可以制备高压溃强度和有效磁导率的磁粉芯,而使用较细(<40μm)的雾化粉末可制备具有良好频率、频谱、直流叠加和损耗特性、低矫顽力的磁粉芯。采用有机包覆剂的粉芯比采用无机包覆剂的粉芯具有更优良的软磁性能。随着包覆剂含量的提高,粉芯有效磁导率下降、矫顽力增大、损耗降低,直流叠加特性提升。提高压制压力可提高磁粉芯的相对密度、压溃强度及有效磁导率,降低粉芯的矫顽力及损耗,但对磁粉芯直流叠加特性的影响不大。当退火温度低于400℃时,随着退火温度的提高,磁粉芯的相对密度、压溃强度变化不大,但有效磁导率增大、矫顽力与损耗降低；当退火温度为450℃时,组成磁粉芯的磁性粉末表面包覆层会受到破坏,虽然粉芯的矫顽力仍降低,但其涡流损耗急剧增大,总损耗也会升高。适宜的粉末配比：(a)80%100-150μm薄带粉+20%<40μm薄带粉和(b)55%100-150μm薄带粉+45%<40μm雾化粉可以显著提高磁粉芯的有效磁导率,较好的改善频谱特性和直流叠加特性,并有效降低矫顽力,控制损耗。该两种配比方式的磁粉芯的直流叠加性能与美国阿诺德公司生产粉芯性能相当,并已实现了工业生产。文中包含图105