过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (7): 736-747.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224380
李凯旋, 刘洋, 吴星怡, 王锐*, 黄华钦, 吴朝阳
Kaixuan LI, Yang LIU, Xingyi WU, Rui WANG*, Huaqin HUANG, Zhaoyang WU
摘要: 通过界面反应工程实现绝缘包覆是优化软磁复合材料(SMCs)性能的重要途径,但传统方法面临绝缘层与软磁粉末晶格失配导致界面裂纹的问题。本研究创新性地提出引入羰基铁粉(CIPs)掺杂策略,利用其高塑性和高比表面积特性,协同碱性化合物热分解构建CaSiO3?Ca2Al2O5?CaO复合绝缘层。结果表明,Ca(OH)2在热处理过程中会分解为固相CaO和气相H2O,其中CaO倾向于在FeSiAl软磁粉末基体表面形核,并沿着掺杂的CIPs生长,最终形成由CaSiO3?Ca2Al2O5?CaO组成的复合绝缘层。高塑性CIPs与包覆层结合后,有效填补SMCs内部孔隙;小粒径CIPs的高比表面积为Ca(OH)2分解及复合绝缘层生长提供更多的反应位点,促进绝缘层在软磁粉末和CIPs表面均匀分布,实现CIPs在绝缘层内部的有效掺杂,削弱绝缘层与软磁粉末间晶格失配带来的负面影响。通过改变CIPs掺杂量,能够实现SMCs磁性能的精确调控,当CIPs掺杂量为20wt%,SMCs展现出最佳的综合磁性能。在10 mT, 200 kHz条件下,饱和磁化强度达145.1 A?m2/kg,磁导率为40.5,磁损耗低至50.6 kW/m3,是高性能电磁元件的理想选择。与其他基于界面反应工程的绝缘层制备策略相比,本研究提出的方法利用CIPs的高塑性和高比表面积的优势,通过与界面反应工程结合,有望成为解决绝缘层与软磁粉末间晶格失配的新思路,为SMCs的性能优化提供了理想解决方案。