专利摘要

本发明提供一种高强度软磁复合材料的制备方法，选用储量丰富的Fe为磁性粉末材料，原料廉价；采用液相还原法获得钝化铁粉，再采用高能球磨对高纯氧化镁粉末进行球磨，获得粒度为80nm～100nm的颗粒，再通过机械混合法使钝化铁粉和细化的氧化镁粉末混合均匀，经过压制、热处理获得高强度软磁复合材料；制备出的软磁复合材料电阻率大、涡流损耗小、孔洞缺陷少，强度高。该高强度软磁复合材料应用于电磁推力轴承的定子和推力盘。

权利要求

1.高强度软磁复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

步骤1，处理铁粉

先备好纯铁粉末，要求该纯铁粉末的纯度为99.99wt％，铁颗粒粒径为60～120μm；再将该纯铁粉末溶于浓度为99.9wt％的丙酮溶液中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌以达到去油的目的；然后过滤出铁粉，并将铁粉洗净后待丙酮挥发完毕，将铁粉烘干；

步骤2，钝化铁粉

将烘干后的铁粉与NaNO₂的碱性溶液混合，并在搅拌速度为300r/min下搅拌15～30min，然后过滤出铁粉；最后将过滤出的铁粉放在马弗炉中，以1500℃的恒温烧结10～20min，取出即得到钝化后的铁粉；

步骤3，细化MgO粉末

将纯度为99.5wt％的MgO粉末放入球磨机中进行球磨，球磨机转速为800r/min，MgO粉末与球磨钢珠质量比为10:1，球磨时间5～8小时，整个球磨过程始终在循环水冷却下进行；球磨后的MgO粒径为80nm～100nm；

步骤4，制备双重复合金属粉末

向步骤2制备得到的钝化铁粉中加入细化后的MgO粉末，控制钝化铁粉与细化后MgO粉末的质量比为100：0.8～1.5；然后将混合粉末在球磨机中进行混粉，球磨机转速为500r/min，混合时间为1～2h，混粉过程始终在氩气保护和循环水冷却下进行，最终得到含有钝化层及MgO绝缘层的双重复合金属粉末；

步骤5，压制

将步骤4得到的双重复合金属粉末放入模具中，然后在室温下，机械压力为600～800MPa下压制成型，保压5～10min，即得到高强度软磁复合材料的坯料；

步骤6，热处理

将高强度软磁复合材料的坯料置于真空烧结炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率从室温升温至400～450℃，在真空度为10^-3～10^-1Pa和温度为400～450℃条件下对步骤5得到的软磁复合材料的坯料进行热处理2～3h，然后随炉冷却，即得到高强度软磁复合材料。

2.根据权利要求1所述高强度软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述NaNO₂的碱性溶液，其溶质为NaNO₂和NaOH，溶剂为去离子水；所述步骤1中未处理的纯铁粉末、NaNO₂、NaOH和去离子水的质量比为50：0.1～0.2：0.25～0.4：50。

3.根据权利要求1所述高强度软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，将纯铁粉末溶于丙酮中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌，每次搅拌10～20min，搅拌3次，以达到去油的目的。

4.根据权利要求1所述高强度软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，洗净后的铁粉置于真空炉中以50～60℃的温度烘干。

5.根据权利要求1所述高强度软磁复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，球磨的钢珠直径为5mm。

6.一种如权利要求1所述制备方法制备的高强度软磁复合材料的应用，其特征在于：该高强度软磁复合材料应用于电磁推力轴承的定子和推力盘。

说明书

技术领域

本发明属于软磁材料技术领域，具体涉及一种高强度软磁复合材料的制备方法及应用。

背景技术

现代科学技术的发展要求磁性材料具有高磁导率、高电阻率、低矫顽力、低损耗、低磁各向异性系数、设计和加工灵活性等特点，因此要求软磁性片状材料的厚度薄而电阻率高，并尽量减少磁导率随频率提高而迅速下降的效应。传统软磁材料如纯铁、硅钢、坡莫合金等磁性能虽然优异，但电阻率偏低，导致在交变磁场作用下涡流损耗很大；而软磁铁氧体材料磁性能尚可，但机械强度很低，已远远不能适应新发展的要求。

软磁复合材料(SMCs)是在软磁粉末颗粒外包覆一层绝缘层，经压制、热处理而成。由于其具有三维各向同性(3D)，低涡流损耗，在中、高频范围内相对低的总损耗，良好的频率特性及易于机械加工等特殊的优异性能而备受关注。因此可以制备很多常规软磁材料难以实现的部件，可应用于永磁电机中复杂的爪极结构、变压器、电磁整流器和电抗器等领域。由于现有的软磁复合材料的包覆层采用有机材料，与软磁粉末热性能差异较大，热处理过程中将产生大的孔洞(孔洞尺寸为2～5μm)，故产品机械强度相对较低，仅限用于在高频作用下具有复杂形状和磁路的电机，而在强度要求较高的电磁轴承领域无法使用。A.H.Taghvaei的论文“Analysisofthemagneticlossesiniron-basedsoftmagneticcompositeswithMgOinsulationproducedbysol–gelmethod”，其期刊为：JournalofMagnetismandMagneticMaterials，Volume332，Issue23,页码：3748-3754，以二乙醇镁作为原料，氢氧化铵作为水解催化剂，采用溶胶凝胶法制备MgO涂层，制备工艺复杂，MgO的颗粒大小无法控制，且压制过程中压力过大MgO涂层易被破坏，从而导致涡流损耗增大，进而影响材料的磁性能。但现有的无机绝缘层也有缺点，无机绝缘材料颗粒尺寸过大或分布不均匀，均导致无机绝缘层包覆的软磁复合材料磁性能一般，无法满足机械强度要求。

为了提高软磁复合材料的强度，从材料学科的角度分析，上述软磁复合材料的组织并不理想。对于Fe含量为95wt％以上的软磁复合材料，试样表面孔洞较多，且均分布在Fe粉颗粒交界处，孔洞尺寸达到20μm。这种现象造成了磁性能急剧降低，强度和硬度也不均匀，产生较大的残余应力，易导致局部或整体的破坏。然而，纯铁的应力释放温度在570～775℃之间，而树脂的热处理温度又较低，与纯铁的应力释放温度差距较大，不能很好地消除应力；若热处理温度过高(500℃以上)，热固性树脂碳化，Fe粉颗粒表面的树脂绝缘层发生破坏，在树脂层处形成孔洞，增大涡流损耗，降低磁性能，故不适合在高频时工作。因此现有的软磁复合材料存在的问题是：在保证磁性能及电性能基础之上，现有的技术及方法无法制备机械性能优良的软磁复合材料。为了保证软磁复合材料的磁性能，首先MgO颗粒越细越好，其次由于MgO是脆性材料，易产生破坏，因此需要在Fe颗粒表面增加一个保护层，起到双重保护的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度软磁复合材料的制备方法，以克服现有的软磁复合材料孔洞多、涡流损耗大、磁性能低、机械强度低的问题。

本发明的另一个目的是提供上述高强度软磁复合材料的应用。

高强度软磁复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤1，处理铁粉

先备好纯铁粉末，要求该纯铁粉末的纯度为99.99wt％，铁颗粒粒径为60～120μm；再将该纯铁粉末溶于浓度为99.9wt％的丙酮溶液中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌以达到去油的目的；然后过滤出铁粉，并将铁粉洗净后待丙酮挥发完毕，将铁粉烘干；

步骤2，钝化铁粉

将烘干后的铁粉与NaNO₂的碱性溶液混合，并在搅拌速度为300r/min下搅拌15～30min，然后过滤出铁粉；最后将过滤出的铁粉放在马弗炉中，以1500℃的恒温烧结10～20min，取出即得到钝化后的铁粉；

步骤3，细化MgO粉末

将纯度为99.5wt％的MgO粉末放入球磨机中进行球磨，球磨机转速为800r/min，MgO粉末与球磨钢珠质量比为10:1，球磨时间5～8小时，整个球磨过程始终在循环水冷却下进行；球磨后的MgO粒径为80nm～100nm；

步骤4，制备双重复合金属粉末

向步骤2制备得到的钝化铁粉中加入细化后的MgO粉末，控制钝化铁粉与细化后MgO粉末的质量比为100：0.8～1.5；然后将混合粉末在球磨机中进行混粉，球磨机转速为500r/min，混合时间为1～2h，混粉过程始终在氩气保护和循环水冷却下进行，最终得到含有钝化层及MgO绝缘层的双重复合金属粉末；

步骤5，压制

将步骤4得到的双重复合金属粉末放入模具中，然后在室温下，机械压力为600～800MPa下压制成型，保压5～10min，即得到高强度软磁复合材料的坯料；

步骤6，热处理

将高强度软磁复合材料的坯料置于真空烧结炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率从室温升温至400～450℃，在真空度为10^-3～10^-1Pa和温度为400～450℃条件下对步骤5得到的软磁复合材料的坯料进行热处理2～3h，然后随炉冷却，即得到高强度软磁复合材料。

其中，NaNO₂的碱性溶液，其溶质为NaNO₂和NaOH，溶剂为去离子水；所述步骤1中未处理的纯铁粉末、NaNO₂、NaOH和去离子水的质量比为50：0.1～0.2：0.25～0.4：50。

其中，步骤1中，将纯铁粉末溶于丙酮中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌，每次搅拌10～20min，搅拌3次，以达到去油的目的。

另外，步骤1中，洗净后的铁粉置于真空炉中以50～60℃的温度烘干。

其特征还在于，步骤3中，球磨的钢珠直径为5mm。

上述制备方法制备的高强度软磁复合材料的应用：该高强度软磁复合材料应用于电磁推力轴承的定子和推力盘。

本发明的有益效果是，制备方法简单，原料廉价，来源广泛，且符合现代工业发展需求；制备出的高强度软磁复合材料电阻率大、涡流损耗小、孔洞数量少，强度高，应用于电磁推力轴承的定子和推力盘。

附图说明

图1是本发明实施例1中MgO粉末的SEM组织图(a为球磨前MgO粉末的SEM组织图，b球磨后MgO粉末的SEM组织图)；

图2是本发明实施例1制备出的高强度软磁复合材料A放大500倍的微观组织图；

图3是本发明实施例2中球磨后MgO粉末放大20,000倍的SEM组织图；

图4是本发明实施例2制备出的高强度软磁复合材料B放大500倍的微观组织图；

图5是本发明实施例3中球磨后MgO粉末放大5,000倍的SEM组织图；

图6是本发明实施例3制备出的高强度软磁复合材料C放大500倍的微观组织图；

图7是本发明实施例4中球磨后MgO粉末放大5,000倍的SEM组织图；

图8是本发明实施例4制备出的高强度软磁复合材料D放大500倍的微观组织图；

图9是现有的树脂基软磁复合材料放大500倍的微观组织图；

图10是简化的电磁推力轴承示意图；

图11是电磁推力轴承的剖面图；(g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图12是方案1中第1组、第2组、第3组和第4组四组材料的频率与幅值的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图13是方案1中第2组和第5组两组材料的频率与幅值的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图14是方案1中第1组、第2组、第3组和第4组四组材料的频率与相位的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图15是方案1中第2组和第5组两组材料的频率与相位的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图16是方案2中第6组、第7组、第8组和第9组四组材料的频率与幅值的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图17是方案2中第7组和第10组两组材料的频率与幅值的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图18是方案2中第6组、第7组、第8组和第9组四组材料的频率与相位的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图19是方案2中第7组和第10组两组材料的频率与相位的关系曲线图；(g＝0.3mm，g代表推力盘与线圈之间的气隙宽度)

图20是方案2中第6组、第7组和第10组三组材料制作的电磁轴承涡流损耗随频率的变化关系图。

图中，1.定子，2.线圈，3.推力盘，4.轴承基体，5.外磁极，6.内磁极。

具体实施方式

本发明采用液相还原法获得钝化铁粉，采用高能球磨对高纯氧化镁粉末进行球磨，获得粒度为80nm～100nm的颗粒，再通过机械混合法使钝化铁粉和细化的氧化镁粉末混合均匀，经过压制、热处理获得高强度软磁复合材料。

实施例1

高强度软磁复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤1，处理铁粉

先备好1000g纯铁粉末，要求该纯铁粉末的纯度为99.99wt％，铁颗粒粒径为60～120μm；再将该纯铁粉末溶于浓度为99.9wt％的丙酮溶液中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌10min，重复3次，以达到去油的目的；然后过滤出铁粉，并将铁粉洗净后待丙酮挥发完毕，置于真空炉中以60℃的温度烘干；

步骤2，钝化铁粉

将烘干后的铁粉与NaNO₂的碱性溶液混合，并在搅拌速度为300r/min下搅拌30min，NaNO₂的碱性溶液混合前的pH值为8.0，加入铁粉后的搅拌过程中混合物的pH值升高并一直保持为9.5，然后过滤出铁粉；最后将过滤出的铁粉放在马弗炉中，以1500℃的恒温烧结10min，取出即得到钝化后的铁粉；经XRD及XPS检测得到，Fe₂O₃钝化层厚度为2～5nm；

其中，上述NaNO₂的碱性溶液，其溶质为2gNaNO₂和6gNaOH，溶剂为1000g去离子水；

步骤3，细化MgO粉末

采用德国Simoloyer01-2LM型卧式球磨机球磨，将纯度为99.5wt％的MgO粉末放入球磨机中进行球磨，球磨机转速为800r/min，MgO粉末与球磨钢珠质量比为10:1，钢珠直径为5mm，球磨时间8小时，整个球磨过程始终在循环水冷却下进行；球磨后的MgO粒径为80nm～100nm；

步骤4，制备双重复合金属粉末

取500g步骤2制备的钝化铁粉，向钝化铁粉中加入6g细化后的MgO粉末；然后将混合粉末在球磨机中进行混粉，球磨机转速为500r/min，无钢珠参与，混合时间为1.5h，混粉过程始终在氩气保护和循环水冷却下进行，最终得到含有钝化层及MgO绝缘层的双重复合金属粉末；

步骤5，压制

先将脱模润滑剂甘油涂覆于模具内表面，将步骤4得到的双重复合金属粉末放入模具中，然后在室温下，机械压力为680Mpa下压制成型，保压8min，即得到高强度软磁复合材料的坯料；

步骤6，热处理

将高强度软磁复合材料的坯料置于真空烧结炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率从室温升温至450℃，在真空度为10^-3Pa和温度为450℃条件下对步骤5得到的软磁复合材料的坯料进行热处理3h，然后随炉冷却，即得到高强度软磁复合材料A。

如图1所示，步骤3中球磨前MgO粒径为3～10μm，球磨后MgO粒径为80nm～100nm。

如图2所示，MgO绝缘层分布均匀，且较连续，孔洞数较少，孔洞尺寸0.2～0.5μm。

实施例2

高强度软磁复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤1，处理铁粉

先备好1000g纯铁粉末，要求该纯铁粉末的纯度为99.99wt％，铁颗粒粒径为60～120μm；再将该纯铁粉末溶于浓度为99.9wt％的丙酮溶液中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌12min，重复3次，以达到去油的目的；然后过滤出铁粉，并将铁粉洗净后待丙酮挥发完毕，置于真空炉中以58℃的温度烘干；

步骤2，钝化铁粉

将烘干后的铁粉与NaNO₂的碱性溶液混合，并在搅拌速度为300r/min下搅拌20min，NaNO₂的碱性溶液混合前的pH值为8.0，加入铁粉后的搅拌过程中混合物的pH值升高并一直保持为9.5，然后过滤出铁粉；最后将过滤出的铁粉放在马弗炉中，以1500℃的恒温烧结20min，取出即得到钝化后的铁粉；经XRD及XPS检测得到，Fe₂O₃钝化层厚度为2～5nm；

其中，上述NaNO₂的碱性溶液，其溶质为2.5gNaNO₂和5gNaOH，溶剂为1000g去离子水；

步骤3，细化MgO粉末

采用德国Simoloyer01-2LM型卧式球磨机球磨，将纯度为99.5wt％的MgO粉末放入球磨机中进行球磨，球磨机转速为800r/min，MgO粉末与球磨钢珠质量比为10:1，钢珠直径为5mm，球磨时间5小时，整个球磨过程始终在循环水冷却下进行；球磨后的MgO粒径为80nm～100nm；

步骤4，制备双重复合金属粉末

取500g步骤2制备的钝化铁粉，向钝化铁粉中加入5g细化后的MgO粉末；然后将混合粉末在球磨机中进行混粉，球磨机转速为500r/min，无钢珠参与，混合时间为1h，混粉过程始终在氩气保护和循环水冷却下进行，最终得到含有钝化层及MgO绝缘层的双重复合金属粉末；

步骤5，压制

先将脱模润滑剂甘油涂覆于模具内表面，将步骤4得到的双重复合金属粉末放入模具中，然后在室温下，机械压力为700Mpa下压制成型，保压6min，即得到高强度软磁复合材料的坯料；

步骤6，热处理

将高强度软磁复合材料的坯料置于真空烧结炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率从室温升温至420℃，在真空度为10^-3Pa和温度为420℃条件下对步骤5得到的软磁复合材料的坯料进行热处理3h，然后随炉冷却，即得到高强度软磁复合材料B。

如图3所示，步骤3中球磨前MgO粒径为3～10μm，球磨后MgO粒径为80nm～100nm。

如图4所示，MgO绝缘层分布均匀，且较连续，孔洞数较少，孔洞尺寸0.2～0.5μm。

实施例3

高强度软磁复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤1，处理铁粉

先备好1000g纯铁粉末，要求该纯铁粉末的纯度为99.99wt％，铁颗粒粒径为60～120μm；再将该纯铁粉末溶于浓度为99.9wt％的丙酮溶液中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌15min，重复3次，以达到去油的目的；然后过滤出铁粉，并将铁粉洗净后待丙酮挥发完毕，置于真空炉中以50℃的温度烘干；

步骤2，钝化铁粉

将烘干后的铁粉与NaNO₂的碱性溶液混合，并在搅拌速度为300r/min下搅拌15min，NaNO₂的碱性溶液混合前的pH值为8.0，加入铁粉后的搅拌过程中混合物的pH值升高并一直保持为9.5，然后过滤出铁粉；最后将过滤出的铁粉放在马弗炉中，以1500℃的恒温烧结15min，取出即得到钝化后的铁粉；经XRD及XPS检测得到，Fe₂O₃钝化层厚度为2～5nm；

其中，上述NaNO₂的碱性溶液，其溶质为4gNaNO₂和8gNaOH，溶剂为1000g去离子水；

步骤3，细化MgO粉末

采用德国Simoloyer01-2LM型卧式球磨机球磨，将纯度为99.5wt％的MgO粉末放入球磨机中进行球磨，球磨机转速为800r/min，MgO粉末与球磨钢珠质量比为10:1，钢珠直径为5mm，球磨时间7小时，整个球磨过程始终在循环水冷却下进行；球磨后的MgO粒径为80nm～100nm；

步骤4，制备双重复合金属粉末

取500g步骤2制备的钝化铁粉，向钝化铁粉中加入7.5g细化后的MgO粉末；然后将混合粉末在球磨机中进行混粉，球磨机转速为500r/min，无钢珠参与，混合时间为2h，混粉过程始终在氩气保护和循环水冷却下进行，最终得到含有钝化层及MgO绝缘层的双重复合金属粉末；

步骤5，压制

先将脱模润滑剂甘油涂覆于模具内表面，将步骤4得到的双重复合金属粉末放入模具中，然后在室温下，机械压力为800Mpa下压制成型，保压5min，即得到高强度软磁复合材料的坯料；

步骤6，热处理

将高强度软磁复合材料的坯料置于真空烧结炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率从室温升温至430℃，在真空度为10^-2Pa和温度为430℃条件下对步骤5得到的软磁复合材料的坯料进行热处理2.5h，然后随炉冷却，即得到高强度软磁复合材料C。

如图5所示，步骤3中球磨前MgO粒径为3～10μm，球磨后MgO粒径为80nm～100nm。

如图6所示，MgO绝缘层分布均匀，且较连续，孔洞数较少，孔洞尺寸0.2～0.5μm。

实施例4

高强度软磁复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：

步骤1，处理铁粉

先备好1000g纯铁粉末，要求该纯铁粉末的纯度为99.99wt％，铁颗粒粒径为60～120μm；再将该纯铁粉末溶于浓度为99.9wt％的丙酮溶液中进行脱脂，并用螺旋搅拌器进行搅拌20min，重复3次，以达到去油的目的；然后过滤出铁粉，并将铁粉洗净后待丙酮挥发完毕，置于真空炉中以55℃的温度烘干；

步骤2，钝化铁粉

将烘干后的铁粉与NaNO₂的碱性溶液混合，并在搅拌速度为300r/min下搅拌25min，NaNO₂的碱性溶液混合前的pH值为8.0，加入铁粉后的搅拌过程中混合物的pH值升高并一直保持为9.5，然后过滤出铁粉；最后将过滤出的铁粉放在马弗炉中，以1500℃的恒温烧结18min，取出即得到钝化后的铁粉；经XRD及XPS检测得到，Fe₂O₃钝化层厚度为2～5nm；

其中，上述NaNO₂的碱性溶液，其溶质为3gNaNO₂和7gNaOH，溶剂为1000g去离子水；

步骤3，细化MgO粉末

采用德国Simoloyer01-2LM型卧式球磨机球磨，将纯度为99.5wt％的MgO粉末放入球磨机中进行球磨，球磨机转速为800r/min，MgO粉末与球磨钢珠质量比为10:1，钢珠直径为5mm，球磨时间6小时，整个球磨过程始终在循环水冷却下进行；球磨后的MgO粒径为80nm～100nm；

步骤4，制备双重复合金属粉末

取500g步骤2制备的钝化铁粉，向钝化铁粉中加入4g细化后的MgO粉末；然后将混合粉末在球磨机中进行混粉，球磨机转速为500r/min，无钢珠参与，混合时间为1h，混粉过程始终在氩气保护和循环水冷却下进行，最终得到含有钝化层及MgO绝缘层的双重复合金属粉末；

步骤5，压制

先将脱模润滑剂甘油涂覆于模具内表面，将步骤4得到的双重复合金属粉末放入模具中，然后在室温下，机械压力为600Mpa下压制成型，保压10min，即得到高强度软磁复合材料的坯料；

步骤6，热处理

将高强度软磁复合材料的坯料置于真空烧结炉中，在真空条件下，以10℃/min的速率从室温升温至400℃，在真空度为10^-1Pa和温度为400℃条件下对步骤5得到的软磁复合材料的坯料进行热处理2h，然后随炉冷却，即得到高强度软磁复合材料D。

如图7所示，步骤3中球磨前MgO粒径为3～10μm，球磨后MgO粒径为80nm～100nm。

如图8所示，MgO绝缘层分布均匀，且较连续，孔洞数较少，孔洞尺寸0.2～0.5μm。

将上述四个实施例得到的软磁复合材料A、软磁复合材料B、软磁复合材料C、软磁复合材料D与现有的树脂基软磁材料的强度做对比实验：

现将软磁复合材料A、软磁复合材料B、软磁复合材料C、软磁复合材料D与树脂基软磁材料这五种材料统一加工成长35mm×宽4mm×高5mm的条形状，用作测试抗弯强度。采用Instron5848试验机系统测试软磁复合材料的抗弯强度，该试验机为Instron公司研制的小载荷动静态材料试验系统。本实验加载速率为0.5mm/min，跨距为25mm。其公式为：

σbb=3F×L2b×h×h]]>

式中：F—破坏载荷/N，L—跨距/m，b—试样宽度/m，h—试样厚度/m，σ_bb为抗弯强度；得到的结果如表1所示：

表1软磁复合材料强度比较

现有的软磁复合材料的包覆层采用有机材料，如树脂基软磁复合材料，与软磁粉末热性能差异较大，热处理过程中将产生大的孔洞(孔洞尺寸为2～5μm)，如图9所示，故产品机械强度相对较低，仅限用于在高频作用下具有复杂形状和磁路的电机，而在强度要求较高的电磁轴承领域无法使用。本发明选用储量丰富的Fe为磁性粉末材料，原料廉价；采用液相还原法获得钝化铁粉，再采用高能球磨对高纯氧化镁粉末进行球磨，获得粒度为80nm～100nm的颗粒，再通过机械混合法使钝化铁粉和细化的氧化镁粉末混合均匀，经过压制、热处理获得高强度软磁复合材料；制备出的软磁复合材料电阻率大、涡流损耗小、孔洞缺陷少，强度明显提高，有望应用于高强度机械领域。

以现有的树脂基软磁复合材料(下文中简称“树脂基SMCs”)和本发明制备的高强度软磁复合材料(下文中简称“MgO基SMCs”)为研究对象，将两种不同的软磁复合材料应用于电磁推力轴承，对其进行研究和比较，其实验过程如下：

图10是一个简化了的电磁推力轴承示意图，也可以是一种实心结构的电磁作动器，它由定子1、推力盘3和线圈2组成，整个结构是轴对称的，其剖面图如图11所示，定子1由轴承基体4、外磁极5和内磁极6组成；电磁推力轴承的相关尺寸参数如表2所示:

表2电磁推力轴承结构参数

以上述电磁推力轴承为例，在同样的轴承结构参数下，根据轴承定子和推力盘所采用材料的不同组合，共分为两组方案，如表3所示:

表3轴承定子及推力盘材料

所选材料的性能参数如表4所示，其中树脂基SMCs(Ⅰ)、MgO基SMCs(Ⅰ)的参数为1T时的磁导率，电阻率为测量值。此外，为了比较相同磁导率下有效磁阻的频率响应，树脂基SMCs(Ⅱ)、MgO基SMCs(Ⅱ)为在相同的相对磁导率650的条件下，计算得到的相应的电阻率。

表4材料性能参数

当材料尺寸确定后，静态磁阻大小与磁导率成反比。尽管所选SMCs材料的相对磁导率要比碳钢的小很多，但由于气隙的存在，其静态磁阻很大(一般比整个磁路铁磁部分的静态磁阻要大的多)，因此方案1中的第2组和方案2中的第7组的静态磁阻增大并不太多，只是方案1中的第1组和方案2中的第6组的1.4倍。这会造成一定的静态性能损失，需要相应增大磁动势以保证同样的静态气隙磁密。

图12～图19分别给出了方案1和方案2得到的电磁推力轴承的有效磁阻的频率响应关系，从这八幅图中看出，随着频率增大，幅值、相位均增大；第1组和第6组的增加幅度最大，而第2组和第7组变化幅度最小；另外，第3组、第4组、第8组和第9组中，当定子为碳钢时，幅值、相位较定子为树脂基SMCs时小。由图12和图14可知，频率在60Hz之前，第2组、第3组和第4组的幅值均高于第1组，而第2组、第3组和第4组的相位均低于第1组；在100Hz后，第1组的幅值增加很快，1KHz时大约为第2组的1.6倍。由图13和图15可知，由于MgO基SMCs(Ⅰ)的相对磁导率、电阻率均大于树脂基SMCs(Ⅰ)，故所得到的MgO基SMCs(Ⅰ)的幅值、相位均较小。由图16、图17、图18和图19可知，树脂基SMCs(Ⅱ)、MgO基SMCs(Ⅱ)和碳钢，三种材料在磁导率相同的情况下，电阻率越大，幅值及相位越小；当推力盘材料为碳钢时，即第6组和第9组，幅值及相位相差较小；当定子材料为碳钢时，即第6组和第8组，幅值及相位相差较大。由以上分析可以看出，磁轴承的有效磁阻大小与材料磁导率、电阻率成反比，与频率成正比，且与定子、推力盘材料的选择密切相关。

对于图11的结构模型，文献【1】采用有限元方法进行了涡流损耗的分析，并进行了实验验证。本发明采用同样的方法，利用ansys软件中的电磁场分析模块进行涡流损耗计算。由于轴承定子和推力盘靠近线圈及气隙区域会出现集肤效应，故需要对该部分网格进行加密。计算所采用的轴承结构参数如表2，材料性能参数如表4，施加的电流为0.5A。为了更明确地显示在相同磁导率条件下，不同电阻率对涡流损耗的影响，仅选择了第6组、第7组和第10组进行分析，计算结果如图20所示，从图20中可以看出，10Hz之前，三种材料制备的轴承损耗基本相同，10Hz后变化很快，三种材料的涡损差值也越来越大，第10组的涡损最小，第6组最大，第10组和第6组的电阻率关系一致。从实验中我们可以看出，第10组MgO基SMCs的涡流损耗在三组中最小。

文献【1】：Calculationofeddycurrentlossformagneticthrustbearings

Y-STian,Y-HSun,andLYu

ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers,PartJ:JournalofEngineeringTribology2011,225(8)：798-805。

高强度软磁复合材料的制备方法及应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。