Структура, электромагнитные свойства Fe-содержащих магнитных композитов и их практическое применение

Разработана многостадийная методика нанесения изоляционных покрытий на частицы металлических порошков с целью создания нового класса магнитомягких материалов с улучшенными характеристиками. Величина плотности, рассчитанная из данных рентгеноструктурного анализа, примерно на 3 % больше, чем непосредственно измеренных значений, которые составляют 7,4–7,45 г/см³. Низкая пористость композитов подтверждается результатами SEM и EDX. Предложенный метод капсулирования порошка железа оксидным слоем является высокоэкономичным методом для нанесения покрытий различного химического состава на металлические порошки и может быть широко использован в практике для получения электротехнических материалов. Проведены комплексные исследования свойств полученных образцов порошковых композиционных материалов на основе железа ABC100.30, частицы которого капсулированы оксидом фосфора. Установлено, что в поле 1,5 Тл потери при частоте 1 кГц снижаются в 10 раз. Синтезированные материалы рекомендуются для использования при разработке различного рода высокочастотных электродвигателей, генераторов, дросселей, магнитопроводов и электродов для ВЧ сварки и других применений.

1. Peiseler L., Cabrera Serrenho A. How can current German and EU policies be improved to enhance the reduction of CO2 emissions of road transport? Revising policies on electric vehicles informed by stakeholder and technical assessments. Energy Policy, 2022, vol. 168, art. 113124. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2022.113124

2. Chau K.-T., Li W., Lee C. H. T. Challenges and opportunities of electric machines for renewable energy. Progress in Electromagnetics Research B, 2012, vol. 42, pp. 45–74. https://doi.org/10.2528/pierb12052001

3. Fassbender D., Zakharov V., Minav T. Utilization of electric prime movers in hydraulic heavy-duty-mobile-machine implement systems. Automation in Construction, 2021, vol. 132, art. 103964. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103964

4. Shokrollahi H., Janghorban K. Soft magnetic composite materials (SMCs). Journal of Materials Processing Technology, 2007, vol. 189, no. 1–3, pp. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.02.034

5. Birčáková Z., Kollár P., Weidenfeller B., Füzer J., Bureš R., Fáberová M. Reversible and irreversible magnetization processes along DC hysteresis loops of Fe-based composite materials. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2019, vol. 483, pp. 183–190. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.03.115

6. Guan W. W., Shi X. Y., Xu T. T., Wan K., Zhang B. W., Liu W., Su H. L., Zou Z. Q., Du Y. W. Synthesis of wellinsulated Fe–Si–Al soft magnetic composites via a silane-assisted organic/inorganic composite coating route. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2021, vol. 150, art. 109841. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109841

7. Zhang Y., Dong Y., Zhou B., Chi Q., Chang L., Gong M., Huang J., Pan Y., He A., Li J., Wang X. Poly-para-xylylene enhanced Fe-based amorphous powder cores with improved soft magnetic properties via chemical vapor deposition. Materials & Design, 2020, vol. 191, art. 108650. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108650

8. Wu C., Gao X., Zhao G., Jiang Y., Yan M. Two growth mechanisms in one-step fabrication of the oxide matrix for FeSiAl soft magnetic composites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018, vol. 452, pp. 114–119. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.12.032

9. Ashby M. F., Ferreira P., Schodek D. L. Nanomaterials, Nanotechnologies and Design: An Introduction for Engineers and Architects. Butterworth-Heinemann, 2009. 560 p. https://doi.org/10.1016/b978-0-7506-8149-0.x0001-3

10. Gheiratmand T., Madaah Hosseini H. R. Finemet nanocrystalline soft magnetic alloy: Investigation of glass forming ability, crystallization mechanism, production techniques, magnetic softness and the effect of replacing the main constituents by other elements. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016, vol. 408, pp. 177–192. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.02.057

11. Shokrollahi H., Janghorban K. Different annealing treatments for improvement of magnetic and electrical properties of soft magnetic composites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, vol. 317, no. 1–2, pp. 61–67. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2007.04.011

12. Qian L., Peng J., Xiang Z., Pan Y., Lu W. Effect of annealing on magnetic properties of Fe/Fe3O4 soft magnetic composites prepared by in-situ oxidation and hydrogen reduction methods. Journal of Alloys and Compounds, 2019, vol. 778, pp. 712–720. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.184

13. Hsiang H.-I., Fan L.-F., Hung J.-J. Phosphoric acid addition effect on the microstructure and magnetic properties of iron-based soft magnetic composites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018, vol. 447, pp. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.08.096

14. Nakamura R., Matsubayashi G., Tsuchiya H., Fujimoto S., Nakajima H. Transition in the nanoporous structure of iron oxides during the oxidation of iron nanoparticles and nanowires. Acta Materialia, 2009, vol. 57, no. 14, pp. 4261–4266. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2009.05.023

15. Taghvaei A. H., Shokrollahi H., Janghorban K. Properties of iron-based soft magnetic composite with iron phosphatesilane insulation coating. Journal of Alloys and Compounds, 2009, vol. 481, no. 1–2, pp. 681–686. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.03.074