Soft magnetic composites with enhanced performance and their key production technologies

软磁复合材料是软磁金属经制粉、绝缘处理、粘 结、压制和热处理而制备的磁性复合材料, 广泛 应用于能源、信息、交通和国防等重要领域, 是 国民经济和国防建设的关键基础材料。随着电力 和电子装备向高频、高功率密度、节能和电磁兼 容方向发展, 软磁复合材料的需求量越来越大, 要求也越来越高。我国软磁复合材料过去长期存 在功率损耗大、磁通密度低、直流叠加性能差等 严重问题, 技术水平与国外差距巨大。2002 年以 来, 浙江大学严密教授团队与相关企业进行了长 期的合作研究, 原创性提出了制备多软磁相核壳 结构复合材料的技术思路, 创新了绝缘包覆技 术, 大幅消除了颗粒间涡流损耗; 建立了软磁合 金新体系, 显著提高了复合材料软磁性能; 创新 和集成核心生产技术, 实现了规模化生产和广泛 的实际应用。 1. 发明多软磁相核壳结构复合材料和磁粉绝缘 包覆新技术。降低以涡流损耗为主的功率损耗, 是软磁复合材料的世界性难题。本项目提出了在 软磁粉末基体上原位生成高电阻率软磁壳层, 制 备多软磁相核壳结构复合材料以降低涡流损耗 的新思路, 发明了Fe 基软磁合金基体与 Fe4N/Fe3O4、Fe3O4 等高电阻率软磁壳层组成的核 壳结构材料。创新了磁粉绝缘包覆技术, 发明了分别适用于不同合金磁粉的非均匀形核、溶胶- 凝胶和复合绝缘包覆技术。以上发明在保持高磁 性能的同时, 大幅度抑制了颗粒间涡流, 显著降 低了功率损耗。2. 发明系列新型高性能软磁合 金。创新设计了Fe-Si-M、Fe-Ni-M(M为Mo、 Ni、Al 或Co)新型晶态软磁合金和Fe-Cu-Nb- Ti-Si-B、Fe-Ni-Al-Si-B 纳米晶/非晶软磁新合金, 掌握了成分配方对合金相结构、显微组织和磁性 能的作用规律及机理, 发明了系列新型高性能软 磁合金, 制备出具有高磁通密度、高直流叠加等 不同特性的高性能软磁复合材料产品。3. 创新和 集成核心生产与应用技术。发明了新型耐高温粘 结剂和有机-无机复合粘结技术, 创新和改进了针对不同合金的磁粉制备技术, 系统集成相关发明 与关键技术, 建立了低功耗高性能软磁复合材料 成套生产工艺。 项目创新成果已在合作企业全面应用, 为新能源 汽车、高铁、计算机及国防领域做出了重要贡献, 并获得了2016 年度国家技术发明奖二等奖。值 得一提的是, 这已是严密教授团队获得的第二个 国家技术发明奖二等奖。2013 年度, 严密教授团 队完成的“钕铁硼晶界组织重构及低成本高性能 磁体生产关键技术”项目亦获得国家技术发明奖 二等奖。