粉体粒径对AHD13系列铁芯成型工艺的影响
粉体粒径对AHD13系列铁芯成型工艺的影响[20200413193436]
摘要
针对高导磁粉芯材料，首先对Fe50Ni合金粉末进行表面改性处理，以提高粉末表面的绝缘性，同时添加润滑剂以减小对模具的磨损，造粒后的粉末通过模压成型工艺制备AHD-13铁芯；然后测试磁粉芯的磁气特性。
本文采用正交试验设计方法，分析了生产AHD-13铁芯过程中，粉末的粒径分布、圆形度、松装密度及振实密度这四个因素对铁芯压实密度的影响。通过分析结果表明，各因素对压实密度的影响显著性的大小顺序为：粒径分布＞振实密度＞圆形度＞松装密度；最佳方案为粒径分布为42.17μm～56.23μm，振实密度4.13g/cm3，圆形度为0.87，松装密度为3.39g/cm3，按此工艺可得到较高的良品率，且该组合经济实用，工艺可行。除此之外，本文研究了压实密度对铁芯磁导率和Pcm的影响。结果表明，磁导率随压实密度的增大而增大，Pcm随压实密度的增大而减小。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:粒径分布压实密度μaPcm
目录
第1章 绪论 1
1.1 粉末冶金 1
1.1.1 粉末冶金的历史 1
1.1.2 粉末冶金工艺 2
1.1.3 粉末冶金特点 2
1.2 金属软磁粉芯 2
1.2.1 铁粉芯 3
1.2.2 铁硅铝磁粉芯 4
1.2.3 钼坡莫磁粉芯 4
1.2.4 高通量磁粉芯 4
1.3 粉末粒径测试方法 5
1.3.1筛分法 5
1.3.2电感应法[库尔特(Coulter粒度仪）] 5
1.3.3沉降法 5
1.3.4光散射法 6
1.3.5显微镜法 6
1.4 本课题研究的内容与意义 6
第2章 实验部分 8
2.1 实验材料 8
2.2 生产流程及方法 8
2.2.2 粉体表征 9
2.2.3 压制成形 10
2.2.4 压实密度的计算 11
2.2.5 热处理工艺 12
2.2.6 磁气性能测试 13
2.3 课题方案设计 13
第3章 结果与讨论 15
3.1 粉体性质的表征 15
3.1.1 粒径分布 15
3.1.2 圆形度 16
3.2 松装密度与振实密度 18
3.3 粉体性质对压实密度的影响 18
3.3.1 正交设计分析 18
3.3.2 因素分析 19
3.4 压实密度对磁导率的影响 20
3.5 压实密度对Pcm的影响 21
结论 22
参考文献 23
致谢 24
第1章 绪论
1.1 粉末冶金
粉末冶金是以各种金属粉末作为原料，通过成形、烧结及必要的后处理制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。粉末冶金法和生产陶瓷有许多相似之处，因而也叫金属陶瓷法[1]。
1.1.1 粉末冶金的历史
粉末冶金技术其实在远古时期就存在。在纪元前，人们就在原始的炉子里利用碳的还原性还原铁矿石，再对生成的海绵铁块进行捶打，制成不同的器件。而在19世纪初期，人们通过粉末冶金法制取海绵铂粒，经过冷压后再在铂三分之二左右的熔点温度进行热处理，最后通过锻打制成各种铂制品。之后，在冶金炉技术的迅速发展下，熔铸法渐渐取代了粉末冶金工艺的地位。直至1909年美国库利吉利用粉末冶金方法制造灯泡用钨丝，粉末冶金技术才得到飞快发展。
粉末冶金技术的发展史上有三个重要标志[2]。
第一个标志是20世纪初，随着电气技术的飞快发展，原来的电光源材料逐渐显现不足，人们迫切的找寻各种新的电光源材料。1880年爱迪生发明的电灯所使用的碳丝表面多孔，强度低等缺陷，利用粉末冶金工艺制造的钨丝弥补了碳丝的缺陷，使电灯真正的为人类带来了光明，而粉末冶金工艺因此获得了质的飞跃。之后，钨、钽和钼等很多难熔金属材料的生产，也只能通过粉末冶金工艺完成。20世纪20年代，有通过粉末冶金技术成功制造出硬质合金，通过硬质合金生产的刀具，不管是刀具寿命，还是切削速度都在工具钢制作的切削刀具的基础上提高了几倍到几十倍，从而奠定了现代粉末冶金在材料生产领域不可替代的地位。
第二个标志是21世纪30年代，利用粉末冶金技术成功生产多孔含油轴承，之后又利用价格低廉的铁粉，生产并迅速在纺织工业、机床工具工业等领域广泛应用的铁基含油轴承。而且随着生产工艺的提高，铁粉的产量和质量得到大幅度提高，使铁基制品的密度和强度的提高与结构件的形状复杂度等方面得到进一步发展，同时粉末冶金技术具有的高效益的无切削、少切削的特点得到充分体现。
第三个标志是近二三十年来，粉末冶金新工艺与新材料不断的向更高的水平及新的领域开拓和发展[2]。因此粉末锻造、热等静压等新工艺得到出现：同时通过粉末冶金工艺生产出粉末合金高速钢、金属陶瓷、弥散强化材料等新型材料。通过这些方面，都预示这粉末冶金技术有一个美好的未来。
1.1.2 粉末冶金工艺
粉末冶金工艺是环保、省料、高效、节能、适于大批量生产的金属成形工艺。粉末冶金工艺的主要组成为粉末的制取和准备→原始粉末的配比与混合成形→烧结→后处理[3]。
金属粉末的制备方法主要分为物理化学法和机械法，物理化学法是通过借助化学的或物理的作用，改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程；机械法是通过物理机械的方式将原料粉碎，但混合粉末的化学成分保持不变的过程。对于粉末的配比，可以针对材料自身性能的要求和制品的使用性能在一个较大范围内选择。对于成形，即将粉末制造成一定形状和尺寸的压坯，同使其达到所要求的强度与密度。烧结是粉末冶金工艺中非常重要工序，通过烧结能够是制品达到所要求的各种性能。通常情况下，烧结均是在通有保护气氛下进行的。后处理一般是为了达到产品的要求，在烧结后对产品进行的一系列处理。
1.1.3 粉末冶金特点
从制造的材料方面而言，利用粉末冶金工艺可生产具有特殊性能的功能材料、复合材料和结构材料[1]。
(1) 通过粉末冶金方法可以生产完全超越了传统熔炼→铸造→热变形→机加工生产的可能性的特殊材料，例如多孔材料（如含油轴承等）、多组元特殊材料（如金刚石超硬材料、摩擦材料等）、微观或宏观复合材料（多层复合材料、磁粉芯等）等。
（2）粉末冶金方法能生产某些比普通熔炼法生产的性能更加优越的材料。一方面，通常采用粉末冶金法生产难熔金属制品或材料，如钼、钽等难熔金属，因为通过粉末冶金法生产的比熔炼法生产的材料的纯度更高，晶粒更细；另一方面高合金粉末冶金材料的性能要比熔铸法生产出来的材料更好，例如，粉冶高温合金和粉冶高速工具钢能够避免成分偏析，从而保证制品具有稳定的性能和均匀的组织，并且其热加工性也得到极大的改善[1]。
1.2 金属软磁粉芯
磁芯是一种由各种氧化铁生产物结合的烧结磁性金属氧化物。磁芯的分类如图1-1所示。
图1-1 磁芯的分类
金属软磁粉芯是一种具备磁能与电能之间相互转换这一特殊功能的高科技产品。是一种新型的可应用于电力、电子器件和信息的功能型粉末冶金材料。它是以金属或合金的磁性粉末为原料，通过特别的生产工艺制造的新型软磁材料。在制造的各种磁性部件在电源开关产品、各种控制及制导线路方面，它是不可或缺的部件。因而在尖端科技及通讯、家电、国防军工和电子电器等科技领域广泛使用。所以努力发展金属软磁粉芯的研究及制造生产，对社会前进与科技发展存在非常深远的意义[4]。
对软磁材料磁粉芯综合比较可以发现，在现今广泛应用的软磁材料磁粉芯中，金属软磁粉芯是整体性能最佳的，并且具有极佳的使用价值。特别是在一些工业领域、科技领域和军工产品方面获得广泛的应用。
铁粉芯、钼坡莫磁粉芯、铁硅铝磁粉芯和高通量磁粉芯是现今市场金属软磁粉芯的四大系列，其中铁粉芯价格尤为便宜，应用最为普遍。而钼坡莫磁粉芯的总体属性最佳，因而在许多军事使用的产品和新兴领域拥有非常重要的应用价值。由于在这几年镍的价格连续攀升，而铁硅铝磁粉芯现今在金属软磁粉芯的综合性能也比较好，因而在一些既可以用铁硅铝磁粉芯又可以用钼坡莫磁粉芯的地方，一般使用铁硅铝磁粉芯[4]。
摘要
针对高导磁粉芯材料，首先对Fe50Ni合金粉末进行表面改性处理，以提高粉末表面的绝缘性，同时添加润滑剂以减小对模具的磨损，造粒后的粉末通过模压成型工艺制备AHD-13铁芯；然后测试磁粉芯的磁气特性。
本文采用正交试验设计方法，分析了生产AHD-13铁芯过程中，粉末的粒径分布、圆形度、松装密度及振实密度这四个因素对铁芯压实密度的影响。通过分析结果表明，各因素对压实密度的影响显著性的大小顺序为：粒径分布＞振实密度＞圆形度＞松装密度；最佳方案为粒径分布为42.17μm～56.23μm，振实密度4.13g/cm3，圆形度为0.87，松装密度为3.39g/cm3，按此工艺可得到较高的良品率，且该组合经济实用，工艺可行。除此之外，本文研究了压实密度对铁芯磁导率和Pcm的影响。结果表明，磁导率随压实密度的增大而增大，Pcm随压实密度的增大而减小。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:粒径分布压实密度μaPcm
目录
第1章 绪论 1
1.1 粉末冶金 1
1.1.1 粉末冶金的历史 1
1.1.2 粉末冶金工艺 2
1.1.3 粉末冶金特点 2
1.2 金属软磁粉芯 2
1.2.1 铁粉芯 3
1.2.2 铁硅铝磁粉芯 4
1.2.3 钼坡莫磁粉芯 4
1.2.4 高通量磁粉芯 4
1.3 粉末粒径测试方法 5
1.3.1筛分法 5
1.3.2电感应法[库尔特(Coulter粒度仪）] 5
1.3.3沉降法 5
1.3.4光散射法 6
1.3.5显微镜法 6
1.4 本课题研究的内容与意义 6
第2章 实验部分 8
2.1 实验材料 8
2.2 生产流程及方法 8
2.2.2 粉体表征 9
2.2.3 压制成形 10
2.2.4 压实密度的计算 11
2.2.5 热处理工艺 12
2.2.6 磁气性能测试 13
2.3 课题方案设计 13
第3章 结果与讨论 15
3.1 粉体性质的表征 15
3.1.1 粒径分布 15
3.1.2 圆形度 16
3.2 松装密度与振实密度 18
3.3 粉体性质对压实密度的影响 18
3.3.1 正交设计分析 18
3.3.2 因素分析 19
3.4 压实密度对磁导率的影响 20
3.5 压实密度对Pcm的影响 21
结论 22
参考文献 23
致谢 24
第1章 绪论
1.1 粉末冶金
粉末冶金是以各种金属粉末作为原料，通过成形、烧结及必要的后处理制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。粉末冶金法和生产陶瓷有许多相似之处，因而也叫金属陶瓷法[1]。
1.1.1 粉末冶金的历史
粉末冶金技术其实在远古时期就存在。在纪元前，人们就在原始的炉子里利用碳的还原性还原铁矿石，再对生成的海绵铁块进行捶打，制成不同的器件。而在19世纪初期，人们通过粉末冶金法制取海绵铂粒，经过冷压后再在铂三分之二左右的熔点温度进行热处理，最后通过锻打制成各种铂制品。之后，在冶金炉技术的迅速发展下，熔铸法渐渐取代了粉末冶金工艺的地位。直至1909年美国库利吉利用粉末冶金方法制造灯泡用钨丝，粉末冶金技术才得到飞快发展。
粉末冶金技术的发展史上有三个重要标志[2]。
第一个标志是20世纪初，随着电气技术的飞快发展，原来的电光源材料逐渐显现不足，人们迫切的找寻各种新的电光源材料。1880年爱迪生发明的电灯所使用的碳丝表面多孔，强度低等缺陷，利用粉末冶金工艺制造的钨丝弥补了碳丝的缺陷，使电灯真正的为人类带来了光明，而粉末冶金工艺因此获得了质的飞跃。之后，钨、钽和钼等很多难熔金属材料的生产，也只能通过粉末冶金工艺完成。20世纪20年代，有通过粉末冶金技术成功制造出硬质合金，通过硬质合金生产的刀具，不管是刀具寿命，还是切削速度都在工具钢制作的切削刀具的基础上提高了几倍到几十倍，从而奠定了现代粉末冶金在材料生产领域不可替代的地位。
第二个标志是21世纪30年代，利用粉末冶金技术成功生产多孔含油轴承，之后又利用价格低廉的铁粉，生产并迅速在纺织工业、机床工具工业等领域广泛应用的铁基含油轴承。而且随着生产工艺的提高，铁粉的产量和质量得到大幅度提高，使铁基制品的密度和强度的提高与结构件的形状复杂度等方面得到进一步发展，同时粉末冶金技术具有的高效益的无切削、少切削的特点得到充分体现。
第三个标志是近二三十年来，粉末冶金新工艺与新材料不断的向更高的水平及新的领域开拓和发展[2]。因此粉末锻造、热等静压等新工艺得到出现：同时通过粉末冶金工艺生产出粉末合金高速钢、金属陶瓷、弥散强化材料等新型材料。通过这些方面，都预示这粉末冶金技术有一个美好的未来。
1.1.2 粉末冶金工艺
粉末冶金工艺是环保、省料、高效、节能、适于大批量生产的金属成形工艺。粉末冶金工艺的主要组成为粉末的制取和准备→原始粉末的配比与混合成形→烧结→后处理[3]。
金属粉末的制备方法主要分为物理化学法和机械法，物理化学法是通过借助化学的或物理的作用，改变原料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程；机械法是通过物理机械的方式将原料粉碎，但混合粉末的化学成分保持不变的过程。对于粉末的配比，可以针对材料自身性能的要求和制品的使用性能在一个较大范围内选择。对于成形，即将粉末制造成一定形状和尺寸的压坯，同使其达到所要求的强度与密度。烧结是粉末冶金工艺中非常重要工序，通过烧结能够是制品达到所要求的各种性能。通常情况下，烧结均是在通有保护气氛下进行的。后处理一般是为了达到产品的要求，在烧结后对产品进行的一系列处理。
1.1.3 粉末冶金特点
从制造的材料方面而言，利用粉末冶金工艺可生产具有特殊性能的功能材料、复合材料和结构材料[1]。
(1) 通过粉末冶金方法可以生产完全超越了传统熔炼→铸造→热变形→机加工生产的可能性的特殊材料，例如多孔材料（如含油轴承等）、多组元特殊材料（如金刚石超硬材料、摩擦材料等）、微观或宏观复合材料（多层复合材料、磁粉芯等）等。
（2）粉末冶金方法能生产某些比普通熔炼法生产的性能更加优越的材料。一方面，通常采用粉末冶金法生产难熔金属制品或材料，如钼、钽等难熔金属，因为通过粉末冶金法生产的比熔炼法生产的材料的纯度更高，晶粒更细；另一方面高合金粉末冶金材料的性能要比熔铸法生产出来的材料更好，例如，粉冶高温合金和粉冶高速工具钢能够避免成分偏析，从而保证制品具有稳定的性能和均匀的组织，并且其热加工性也得到极大的改善[1]。
1.2 金属软磁粉芯
磁芯是一种由各种氧化铁生产物结合的烧结磁性金属氧化物。磁芯的分类如图1-1所示。
图1-1 磁芯的分类
金属软磁粉芯是一种具备磁能与电能之间相互转换这一特殊功能的高科技产品。是一种新型的可应用于电力、电子器件和信息的功能型粉末冶金材料。它是以金属或合金的磁性粉末为原料，通过特别的生产工艺制造的新型软磁材料。在制造的各种磁性部件在电源开关产品、各种控制及制导线路方面，它是不可或缺的部件。因而在尖端科技及通讯、家电、国防军工和电子电器等科技领域广泛使用。所以努力发展金属软磁粉芯的研究及制造生产，对社会前进与科技发展存在非常深远的意义[4]。
对软磁材料磁粉芯综合比较可以发现，在现今广泛应用的软磁材料磁粉芯中，金属软磁粉芯是整体性能最佳的，并且具有极佳的使用价值。特别是在一些工业领域、科技领域和军工产品方面获得广泛的应用。
铁粉芯、钼坡莫磁粉芯、铁硅铝磁粉芯和高通量磁粉芯是现今市场金属软磁粉芯的四大系列，其中铁粉芯价格尤为便宜，应用最为普遍。而钼坡莫磁粉芯的总体属性最佳，因而在许多军事使用的产品和新兴领域拥有非常重要的应用价值。由于在这几年镍的价格连续攀升，而铁硅铝磁粉芯现今在金属软磁粉芯的综合性能也比较好，因而在一些既可以用铁硅铝磁粉芯又可以用钼坡莫磁粉芯的地方，一般使用铁硅铝磁粉芯[4]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/523.html
