Studio dei materiali magnetici soft composite con layer in Silicio: composizione e processi = Study of soft composite magnetic materials with Silicon layer: composition and processes

Negli ultimi decenni, lo sviluppo di nuove macchine elettriche a flusso assiale e a flusso trasversale, ed in generale l’esigenza di una visione tridimensionale di flusso magnetico, ha contribuito all’intensificarsi della ricerca di nuovi materiali magnetici in sostituzione al tradizionale lamierino ferromagnetico, inadatto a tali applicazioni. Questi nuovi materiali magnetici vengono denominati Soft Magnetic Composite (SMC). Tali SMC sono composti da polveri a base di ferro, rivestite da un secondo materiale (layer) che isola tra loro le polveri ferrose, successivamente compattate per ottenere un materiale massivo. Il rivestimento, che può essere un rivestimento organico o inorganico, ha lo scopo di conferire al composito delle caratteristiche maggiormente resistive rispetto al lamierino, in modo da avere delle buone permeabilità e basse perdite a frequenze elevate. La tesi svolta si pone l’obiettivo di studiare SMC con rivestimento inorganico, nello specifico un layer composto da Silicio. Al fine di ottenere dei risultati finali il più possibile competitivi, sono state utilizzate due polveri di Silicio, differenti per grado di purezza, creando più compositi con percentuali in peso variabili dallo 0,1% al 2 % di silicio, ed effettuando la miscelazione con due diversi processi denominati miscelazione standard ed ibridizzazione. I compositi in esame sono stati compattati inizialmente alla sola pressione di 700 MPa, e trattati termicamente per conferire al materiale delle proprietà meccaniche migliori, in un range di temperatura che va dai 400°C ai 900°C, in due ambienti differenti, aria e vuoto. Successivamente sono state fatte anche delle prove di compattazione a pressioni maggiori (800 MPa e 900 MPa) in modo da avere un quadro più vasto sul comportamento di tali materiali. Le misure di permeabilità magnetica effettuate in questa prima parte dell’attività, sono state eseguite tramite un test denominato Single Sheet Test (SST), su campioni di forma parallelepipeda a sezione rettangolare. L’attività si conclude infine con la preparazione di toroidi e parallelepipedi a sezione quadrata di una miscela, risultata essere la migliore secondo i parametri di permeabilità magnetica e cifra di perdita, a cui seguono delle prove di permeabilità sui toroidi, e prove meccaniche a flessione sui parallelepipedi, dopo aver effettuato un trattamento termico in vuoto alla temperatura di 400°C.