热等静压 (HIP) 设备通过同时施加高温和高压来消除内部缺陷，从而从根本上改进增材制造的磁芯。此过程物理上封闭了残留的微孔，从而直接提高了材料的磁导率，并减少了称为磁畴壁钉扎的干扰。
通过有效修复内部孔隙率，HIP 创造了更致密、更均匀的材料结构。这种物理空隙的去除消除了阻碍磁通的障碍，与未经处理的增材制造零件相比，实现了卓越的磁性能。
致密化的机制
消除残留缺陷
增材制造通常会在组件内部留下微观空隙、气孔或熔合不足 (LOF) 缺陷。HIP 设备通过使用熔炉同时施加热量和压力（使用氩气等惰性气体）来解决此问题。
孔隙闭合的物理原理
在这些极端条件下，材料会发生塑性变形、蠕变和扩散。这会迫使内部空隙塌陷并键合闭合，从而有效地修复材料。结果是组件的相对密度可以超过 99.9%。
对磁性能的影响
提高磁导率
这种致密化对磁芯的主要好处是磁导率的显著提高。磁导率衡量磁场穿过材料的难易程度。
减少磁畴壁钉扎
孔隙率是磁畴的障碍。在称为磁畴壁钉扎的现象中，畴壁会“卡”在微孔上，需要更多能量才能移动它们并磁化材料。通过消除这些孔隙，HIP 使畴壁能够自由移动，从而减少磁滞损耗并提高效率。
理解权衡
工艺复杂性和成本
HIP 是一个额外的、独立的后处理阶段，需要专门的工业级设备。与打印后直接使用零件或进行简单烧结相比，它增加了制造工作流程的时间和成本。
微观结构变化
虽然致密化通常是积极的，但涉及的高温可能会引起微观结构转变，例如晶粒粗化。虽然这对延展性通常是有益的，但工程师必须确保这些变化符合磁芯应用的特定磁性要求。
为您的目标做出正确选择
决定是否将 HIP 纳入您的制造工作流程取决于您的具体性能目标。
- 如果您的主要重点是最大磁效率：利用 HIP 消除由孔隙率引起的畴壁钉扎，从而最大化磁导率并降低磁芯损耗。
- 如果您的主要重点是机械耐久性：采用 HIP 来修复熔合不足的缺陷并提高密度，从而显著延长疲劳寿命和结构完整性。
通过消除阻碍磁通的微观缺陷，HIP 将打印零件转化为高性能磁性组件。
摘要表：
| 特征 | HIP 加工的影响 | 对磁芯的好处 |
|---|---|---|
| 孔隙率 | 消除微孔和空隙 | 将材料密度提高到 99.9% 以上 |
| 磁导率 | 减少磁通障碍 | 显著更高的磁导率 |
| 畴壁 | 最小化磁畴壁钉扎 | 降低磁滞损耗和能耗 |
| 结构 | 修复熔合不足的缺陷 | 增强机械耐久性和疲劳寿命 |
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参考文献
- Hans Tiismus, Tatjana Dedova. Laser Additively Manufactured Magnetic Core Design and Process for Electrical Machine Applications. DOI: 10.3390/en15103665
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
