"微波弧光效应"下异质界面与绝缘膜的演变机理及其对铁硅软磁铁芯电-磁性能的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51674181
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0413.粉末冶金与粉体工程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

It is very difficult to produce high silicon electrical steel sheet by conventional hot rolling and cold rolling process. In this project, Fe(Si)/SiO2 core-shell heterostructure composite powders will be obtained by in-situ chemical depositing SiO2 film on the surface of spherical Fe(Si) alloy particles, and the interparticle insulated Fe(Si) soft cores will be prepared using microwave activation hot pressing process. The as-prepared Fe(Si) soft cores have many advantages such as free rolling, high density, interparticle insulation, high magnetic conductivity, low core loss and so on. Our research will be focused on the following contents: The microstructure control and formation mechanism of heterojunction interface and nano SiO2 film in Fe(Si)/SiO2 core-shell heterostructure composite powders; the evolution rule and densification mechanism of heterojunction interface and nano SiO2 film under “microwave arcing effect”; and their effect on the electric and magnetic properties of Fe(Si) soft cores. In this project, the interparticle insulated Fe(Si) soft cores will be built, and the thickness and uniformity of insulation film will be controlled in the nanometer range. The eddy currents are limited in micro-sized zones surrounded by nano-insulation film, and the effective radius of eddy currents will be decreased. The balance of iron loss and magnetic conductivity will be built. The rolling puzzles of high silicon electrical steel sheet can be overcome. This project provides a new way to prepare Fe(Si) soft cores with high magnetic conductivity and low core loss. It can also lay the foundation for developing new and small soft cores and their applications in high energy density electric-magnetic switching equipments within the frequency range of 400Hz ~10KHz.
针对高硅电工钢轧制困难的瓶颈,本项目采用化学原位沉积法在球形Fe(Si)合金颗粒表面包覆纳米SiO2膜,随后采用微波活化热压烧结技术制备免轧制、高致密、高导磁、低损耗、颗粒间绝缘的Fe(Si)软磁铁芯。研究Fe(Si)/SiO2核壳结构粉末内异质界面与SiO2绝缘膜的形成机理与结构控制方法;异质界面与SiO2绝缘膜在“微波弧光效应”下的演变规律与致密化机理,及其对Fe(Si)软磁铁芯电-磁性能的影响。项目试图通过构建颗粒间绝缘的Fe(Si)软磁铁芯,在纳米范围内控制颗粒间绝缘膜的厚度与均匀性,将涡流限制在绝缘膜包覆的微小区域内,降低涡流的有效半径,寻求Fe(Si)软磁铁芯导磁性能与涡流损耗之间的平衡,同时可避开高硅电工钢难以轧制的难题。这为丰富高导磁和低损耗铁芯的结构控制手段提供了新的途径,也可为开发适用于400Hz~10KHz频率范围高能量密度电-磁转换装备的小/微型软磁铁芯奠定基础。

结项摘要

针对高硅电工钢铁芯难以轧制的瓶颈,同时为满足高能量密度电-磁转换装置的高频化发展,本项目研究以Fe(Si)基软磁铁芯为主要研究对象,采用化学原位沉积、流态化气相沉积、原位自氧化和机械球磨等工艺实现Fe(Si)合金颗粒表面绝缘,随后采用等离子体活化烧结技术实现铁硅软磁铁芯的高致密成型,使其具有高磁感、高导磁和低损耗等特性。研究表明,化学气相沉积过程中适量的氨水含量(0.02 ml/g)和TEOS浓度(0.135 mol/l)对SiO2绝缘膜的均匀性和厚度具有良好作用。流态化气相沉积结合等离子体活化烧结制备的Fe(Si)软磁铁芯具有高致密度、高磁感(179.4 emg/g)、高导磁(3 kHz下187)和低损耗(P1/10=6.5 W/kg)等优势,并且其损耗明显低于日本JFE公司生产的Fe-6.5wt%Si高硅电工钢铁芯的损耗(P1/10=12.7 W/kg)。原位自氧化法制备的Fe(Si)合金粉末表面氧化层均匀性优良,导致软磁铁芯的电阻率高达248.6 μΩ·m,饱和磁化强度高达181.9 emu/g, 50 kHz下的磁损耗低至7.8 W/kg,仅为纯铁硅软磁铁芯的的3.89%。基于原创性“高温扩散-原位置换”原理制备的软磁铁芯具有优良的软磁性能和超低的高频低损耗。本项目探明了软磁铁芯中多元化异质界面形成机理和绝缘膜的结构控制方法,为丰富高磁感、高导磁、低损耗的Fe(Si)软磁铁芯的制备提供了新的途径,同时也为开发新型Fe/FeSi/FeSiAl基软磁铁芯及其应用奠定了基础,制备的软磁铁芯在400Hz~10 kHz频率范围应用的三维电机、逆变器电源用变压器、音频变压器等小型高能量密度电磁转换装备和10kHz~100 kHz频率范围应用的光伏逆变器用逆变电感、PFC电感、滤波电感等微型高频电感元件方面具有较好的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Preparation and magnetic properties of FeSiAl-based soft magnetic composites with MnO/Al2O3 insulation layer
MnO/Al2O3绝缘层FeSiAl基软磁复合材料的制备及磁性能
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2019.166084
  • 发表时间:
    2020-03-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Luo, Fan;Fan, Xi'an;Liu, Xin
  • 通讯作者:
    Liu, Xin
Regulation and control of insulated layers for intergranular insulated Fe/SiO2 soft magnetic composites
晶间绝缘Fe/SiO2软磁复合材料绝缘层的调控
  • DOI:
    10.1007/s10853-017-0941-9
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Journal of Materials Science
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Wang Jian;Fan Xi'an;Wu Zhaoyang;Li Guangqiang
  • 通讯作者:
    Li Guangqiang
Properties of Fe2SiO4/SiO2 coated Fe-Si soft magnetic composites prepared by sintering Fe-6.5wt%Si/Fe3O4 composite particles
性能%20of%20Fe2SiO4/SiO2%20涂层%20Fe-Si%20软质%20磁性%20复合材料%20制备%20by%20烧结%20Fe-6.5wt%Si/Fe3O4%20复合材料%20颗粒
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2019.166278
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Luo Zigui;Fan Xi'an;Hu Wentao;Luo Fan;Wang Jian;Wu Zhaoyang;Liu Xin;Li Guangqiang;Li Yawei
  • 通讯作者:
    Li Yawei
The influence of Fe nanoparticles on microstructure and magnetic properties of Fe-6.5wt%Si soft magnetic composites
%20影响%20of%20Fe%20纳米粒子%20on%20显微结构%20和%20磁性%20性能%20of%20Fe-6.5wt%Si%20软%20磁性%20复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.155215
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu Danhua;Liu Xin;Wang Jian;Mao Xinhua;Xu Xiaochang;Fan Xi'an
  • 通讯作者:
    Fan Xi'an
FCVD-SPS法制备高硅钢软磁复合铁芯及电磁性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    粉末冶金技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江志;梁鹏;吴朝阳;罗自贵;樊希安;李杰
  • 通讯作者:
    李杰

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其他文献

高Si电工钢铁芯的MA-SPS制备工艺和磁性能研究
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    --
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  • 作者:
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    蔡新志
高抗热震性红外辐射节能涂层的制备与性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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    蔡新志
放电等离子烧结制备刚玉-铝酸钙-镁铝尖晶石复相材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    耐火材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐海;员文杰;商恒;樊希安;邓承继;祝洪喜
  • 通讯作者:
    祝洪喜

其他文献

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微波热压下共格/非共格内生纳米相的演化及对热电性能的影响
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    11074195
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  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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