责编 明 秋
校对 媛 媛
审发 祁 萍
图片来源：非晶中国大数据库
在我国“碳达峰，碳中和”和世界能源大变革的重大战略背景下，以光伏、风力发电和新能源为代表的领域蓬勃发展，这对电子元器件提出了可承受大电流、大功率的要求。
磁粉心是指对金属软磁粉末进行绝缘包覆，然后通过模压成型和退火热处理后得到的一类软磁复合材料。磁粉心具有饱和磁感应强度高、温度稳定性好、直流偏置性能优异等特点，已广泛应用于光伏、风力发电和新能源装备中。
Fe基非晶/纳米晶合金软磁性能优异、经济性好，在制备高性能磁粉心领域有广阔的前景。Fe基非晶/纳米晶合金粉末的制备方法通常为机械破碎法和雾化法，其中雾化法具有适宜大规模生产、污染小、成本低等优点。然而，由于Fe基非晶材料的非晶形成能力较低，使用雾化法来制备软磁性能好、批次稳定性高的Fe基非晶/纳米晶粉末存在着较大的困难和瓶颈。
西南应用磁学研究所的董鑫等概述了非晶/纳米晶材料的微观组织特征和形成机制，以及雾化法制备金属粉末的机理，分析了雾化法制备Fe基非晶/纳米晶软磁合金粉末的研究现状，以期为后续研究和发展提供参考。相关成果在于2024年7月在《磁性材料及器件》上发表。
研究人员简述了非晶/纳米晶材料的微观组织特征和形成机制，以及雾化法(水雾化和气雾化)制备金属粉末的原理和机制。在此基础上，归纳总结了雾化法制备Fe基非晶/纳米晶粉末的研究现状。虽然经过几十年的发展雾化法制备Fe基非晶/纳米晶软磁粉末，取得了一些令人鼓舞的研究成果，但还存在如下问题需要进一步解决：雾化制粉过程包含复杂的物理、化学反应，以及多相耦合相互作用。虽然目前理论模型和数值模拟可对雾化过程进行简单分析，但是，迄今为止，还没能形成对雾化机理全面而清晰的认识，对雾化过程中熔体的冷却与破碎机制仍不清晰。因此需尽快形成系统、完整的雾化理论，进而优化雾化工艺和喷嘴结构，为Fe基非晶/纳米晶软磁粉末的可控制备提供系统性的理论指导。虽然雾化法制备的Fe基非晶/纳米晶软磁粉末已经得到了推广应用，但仅仅局限于几个合金体系。因此需结合非晶形成的热力学和动力学机制，研发新型高饱和磁感应强度、低矫顽力、绿色经济的Fe基非晶/纳米晶合金成分体系。Fe基非晶/纳米晶软磁粉末的粒径分布、球形度、微观组织、杂质含量等因素是影响金属磁粉心的软磁性能的关键，但目前对其影响机制尚不十分清晰，因此需厘清Fe基非晶/纳米晶软磁粉末微观组织和介观形貌特征对其软磁性能的影响机制，为高频、低损耗Fe基非晶/纳米晶磁粉心的制备提供理论支撑。
随着半导体功率元器件的技术发展，对金属磁粉心等磁性元器件提出了高频化、高功率化、小型化、节能化的要求。具有高饱和磁通密度、高磁导率、低矫顽力的非晶/纳米晶材料应用领域必将逐步拓宽，市场需求必将逐步增大。目前，高端非晶/纳米晶磁粉主要依赖进口，其中日本和韩国占据了国内高端市场，国内相关单位需继续加大研发和资金投入力度，紧抓机遇，掌握核心技术并占领市场。
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