轧制法制备低铁损高磁感6.4%(质量分数)硅钢及其织构演变

采用轧制法制备出具有低铁损高磁感0.23mm厚6.4%(质量分数)Si高硅钢。沿轧制方向的最终磁性能为B8=1.474 T,B50=1.714 T;P10/50=0.30W/kg,P15/50=0.88W/kg。利用X射线衍射及背散射电子衍射(EBSD)技术分析了高硅钢在轧制及退火过程中的织构演变过程。结果表明,通过采用大压下率热轧,确保热轧板次表层中产生更多的高斯织构,随后进行遗传;温轧板中粗大的晶粒有利于冷轧剪切带的形成;冷轧板经脱碳退火后生成强{210}〈001〉织构及次表层较强的高斯织构是在轧向上获得高磁感的原因,归因于其在{111}〈112〉冷轧形变晶粒内的剪切带优先形核并长大;最终退火后虽出现了随机取向,但以{310}〈001〉织构为代表的η织构得以保留并且增强,进一步提高了磁感。随着退火温度的升高及保温时间的延长,高硅钢薄板晶粒尺寸不断增大,铁损明显降低。     

退火张力对无取向硅钢再结晶织构和磁性能的影响

采用取向分布函数(ODF)分析了无取向电工钢冷轧板施加不同张力时再结晶退火后组织织构的变化。结果表明,随着退火张力的增加,再结晶晶粒尺寸逐渐增大,当退火张力为4 MPa时,晶粒平均直径达最大值75μm,且尺寸均匀,Goss织构和立方织构组分也增强,其铁损P_(1.5/50)降低到4.34 W·kg~(-1),同时磁感B50升至1.684T;当张力增加到6 MPa时,晶粒直径减小至40μm,{110}〈001〉和{001}〈100〉织构组分减弱,γ线织构组分明显增强,磁性能恶化。     

常化对薄带连铸Fe-1.3%Si钢组织和磁性能的影响

研究了不同常化工艺对薄带连铸Fe-1.3%无取向硅钢退火组织及磁性能的影响。结果表明,在1 000~1 200℃常化时,随着温度及时间的增加,铸带的晶粒尺寸呈不断增大的趋势。铸带常化后的析出物为AlN和MnS,析出粒子以100nm以上的大尺寸颗粒为主,其中在200~400nm粒子占有较大比例。1 000和1 200℃常化20min的退火组织,存在较多≤20μm的细小晶粒,组织很不均匀,铁损达到4.5 W/kg以上。1 100℃常化20min退火组织平均晶粒尺寸约50~60μm,组织均匀性最好,成品铁损下降至4.15 W/kg。在1 100℃常化时随着时间的增加,常化板和退火板晶粒尺寸均增大,铁损逐渐下降。成品组织及铁损的差异主要与铸带常化和后序退火过程中的析出行为有关。     

退火温度和时间对用电沉积法制备的高硅钢性能的影响

研究了退火温度和退火时间对电沉积硅钢试样中的断面层组织、硅在试样中的分布情况、织构分布和磁性能的影响。结果表明:退火温度为1000℃、退火时间为210 min时得到的试样晶粒分布均匀、硅在试样中分布均匀、硅平均浓度为6.3715%(接近6.5%)。试样的织构分析及磁性能检测的结果表明,在较高温度下延长退火时间可增加{100}和{110}面织构,降低铁损,所得试样的磁性能较为良好。     

退火张力对无取向硅钢再结晶织构和磁性能的影响

采用取向分布函数(ODF)分析了无取向电工钢冷轧板施加不同张力时再结晶退火后组织织构的变化.结果表明,随着退火张力的增加,再结晶晶粒尺寸逐渐增大,当退火张力为4 MPa时,晶粒平均直径达最大值75 μm,且尺寸均匀,Cross织构和立方织构组分也增强,其铁损P1.5/50降低到4.34 W· kg-1,同时磁感Bs.升至1.684 T;当张力增加到6 MPa时,晶粒直径减小至40 μm,{110}<001>和{001}<100>织构组分减弱,γ线织构组分明显增强,磁性能恶化.     

低碳Cr-Mo系深冲双相钢组织与织构演变

通过组织观察以及TEM与XRD技术研究了低碳Cr-Mo系深冲双相钢组织与织构演变规律。结果表明:奥氏体未再结晶区终轧有利于形成{112}〈111〉织构,冷轧过程中{001}〈110〉,{112}〈110〉与{223}〈110〉织构稳定增加,退火过程中形成有利于深冲性能的〈111〉//ND以及{554}〈225〉与{332}〈113〉织构;820℃与860℃临界区退火后γ纤维织构密度差异较小,但是高温退火增大{111}〈110〉与{111}〈112〉织构的取向密度差值,归因于贝氏体中的固溶碳以及贝氏体相变时的变体选择;高温卷取能诱发热轧板中Mo基碳化物粒子析出,并在退火保温过程中回溶,既能发展再结晶织构,又能促进第二相形成。     

热处理工艺对Fe75.5 Si12.9 B7 Cu1 Nb1.8 V1.4 Co0.4纳米晶合金高频软磁性能的影响

采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)非晶合金薄带,分析了合金的晶化保温时间(t)、最终退火温度(T_a)和横磁场强度(H)对纳米晶合金高频软磁性能的影响。结果表明,预选定T_a=550℃,当t为150 min时,有效磁导率(μ_e)最高、铁损P_(5/20k)(测试频率f=20 kHz,设定磁感B=0.5 T)和矫顽力(H_c)最低(f100 kHz),当f=1 kHz时,μ_e=80 900,H_c=3.17 A/m,P_(5/20k)=37.64 W/kg,T_a为530～610℃,对纳米晶合金进行真空普通退火,当T_a分别为550和610℃时,P_(5/20k)有两个谷值,分别为37.64和35.28 W/kg。对于某一特定T_a,随着电流强度I增加,P_(5/20k)呈现先下降再上升的趋势;对于某一特定I,P_(5/20k)在550和610℃均具有谷值。实验发现,当t=150℃,T_a=610℃,I=40 A时,磁芯获得最佳高频软磁性能(P_(5/20k)=20.26 W/kg,B_r=0.3 T)。     

残余碳对取向硅钢初次和二次再结晶的影响

研究了脱碳退火样品中的残余碳对取向硅钢初次和二次再结晶的组织和磁性能的影响。结果表明：随着脱碳退火样品中残余碳含量的提高,初次再结晶的平均晶粒尺寸减小,表层和中心层的晶粒尺寸差增大;初次再结晶的强{111}<110>或{111}<112>织构向强{112}<110>织构转变,部分1/4层的Goss晶粒或{111}<112>晶粒转变为其他取向的晶粒;残余碳含量超过0.0200%后,高温退火样品二次再结晶不完善,磁性能较差。相变是导致上述现象的主要原因。     

压下率对6.5%Si电工钢温轧板织构的影响规律

6.5%Si电工钢是一种优异的软磁材料,织构对其磁性能影响很大。利用温轧工艺对6.5%Si电工钢热轧板进行不同压下率轧制,研究了温轧板织构随压下率的变化规律。实验结果显示,随着压下率的增大,{100}〈110〉、{110}〈100〉和γ纤维织构在薄板表层中的强度先增强后减弱,当压下率达到75%时,沿板厚方向形成3个组织区域:表层细晶粒区({110}〈100〉取向为主)、过渡层({111}〈110〉和{111}〈112〉变形晶粒区)和中心层(以拉长的γ纤维织构和{100}〈110〉取向晶粒为主),这种组织和织构不均性对后期织构的发展有重大影响。     

稀土元素对硅钢棒材性能影响的研究

研究了混合稀土对硅钢棒材性能的影响,比较了加稀土与无稀土硅钢棒性能的差异,得出较好的热处理工艺,对有关机理进行了分析讨论。实验证明,加热温度对合金磁性影响很大。Si含量相同的硅钢,含有0.5％Re比无Re,在相同处理工艺下,磁性显著提高,900℃×10h+850℃×3h工艺下,最佳磁性为μ_m=0.013H/m、B_(10)=1.48T、P_(10/50)为7.0W/kg,H_c=35.8A/m,证明了稀土元素具有显著改善硅钢棒材磁性的作用,也使铁硅合金的硬度降低,改善机加工性能。     

Ti75合金板材拉伸性能和冲击韧性各向异性的研究

通过分析组织和织构研究了Ti75合金板材拉伸性能和冲击韧性的各向异性。结果表明,Ti75板材横向(transverse direction,TD)的抗拉强度、屈服强度、伸长率和冲击韧性均优于轧向(rolling direction,RD)的对应指标。由于板材横向的屈服强度远大于轧向的屈服强度,使得板材横向屈强比(Rp0.2/Rm)远大于轧向的屈强比。Ti75板材为B/T(basal/transverse)织构类型,主要织构组分为{0002}1120(B织构)、{1013}1120(B31织构)和{1120}1010(T织构),织构造成横向和轧向拉伸时棱柱面滑移的Schmid因子不同。Ti75板材横轧向屈服强度的差异主要与织构引起晶粒滑移系启动的难易不同有关,抗拉强度主要取决于元素的强化作用,主要影响因素的不同造成了板材不同方向屈强比存在较大的差异。     

TSCR热轧工艺参数对Fe-3%Si钢带织构的影响

在实验室模拟薄板坯连铸连轧生产Fe-3%Si钢带,从宏观和微观的角度研究了TSCR热轧工艺参数对Fe-3%Si钢带织构形成的影响.结果表明,实验几种热轧工艺制度,热轧板沿板厚方向均呈现织构的不均匀性,表面附近主要有<101>//ND,中心层主要有<001>//ND.不同工艺热带次表层织构组分基本相同,有{110}<001>Goss织构、{110}<112>brass织构和S织构,只是强度有所区别.铸坯以表面温度≥1000℃入加热炉,保温1200℃,保温20min,压下制度为70→42→22→12→7→4→2.5→2的试样,其次表层各织构组分及体积百分含量与传统工艺生产Hi-B钢的结果最接近.     

3104铝合金再结晶织构的研究

应用取向分布函数(ODF)研究和分析了3104铝合金经不同工艺退火后的再结晶织构.结果表明:3104铝合金,形变织构由C{112}〈111〉,B{110}〈112〉,S{123}〈634〉织构组分组成;退火温度和保温时间对3104铝合金再结晶织构有重要影响,在低温短时退火时立方织构取向密度较弱,但随温度升高和保温时间的延长,立方织构取向密度逐渐增加,在经350℃60min,400℃60min和450℃15min等温退火后,再结晶基本完成,立方织构取向密度在400℃保温60min退火时达到最大,约为10级,但仍保留有少量冷轧织构;随着退火温度的升高,第二相粒子Al6(Fe,Mn)和Al(Fe,Mn)Si在再结晶过程中起到了粒子促进形核作用(PSN).     

轧制温度对双辊铸轧硅钢形变与再结晶织构的影响

采用宏微观织构分析相结合的方法,研究了轧制温度对双辊铸轧Fe-2.8%Si-0.8%Al硅钢形变与再结晶织构的影响。室温和200℃轧制样品形变织构均由α(〈110〉∥RD)、γ(〈111〉∥ND)和λ(〈001〉∥ND)纤维织构组成,但200℃轧制显著减弱α、λ形变织构,增强γ形变织构特别是1/4层的{111}〈110〉织构。200℃轧制时,剪切带数量增多、储能增强,从而促进了Goss({110}〈001〉)、Cube({001}〈100〉)再结晶晶粒分别在γ和{111}〈110〉形变基体剪切带的大量形核,γ再结晶晶粒在晶界少量形核以及Goss和Cube再结晶晶粒的增多,有效抑制了γ织构。λ织构的变化由Cube和{001}〈110〉的变化共同决定,在1/4层,Cube织构显著增强导致λ织构的增强;在中心层,Cube略微增强而{001}〈110〉显著减弱导致λ织构的减弱。     

二次冷轧压下率对含钒钛取向硅钢组织和织构的影响

在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧工艺流程试制含钒钛普通取向硅钢,采用不同的二次冷轧压下率进行轧制并研究了其对组织和织构的影响.结果表明:当二次冷轧压下率为60％时,组织中与轧向呈约35°夹角的Ⅰ类宽切变带最为密集,这有利于在最终二次再结晶退火中获得位向准确的高斯晶粒.一次冷轧板以α线织构为主,当压下率增大时,α线织构组分取向密度逐渐减小,逐渐转变为α+γ混合纤维织构.二次冷轧板以γ纤维织构为主,随着压下率的增大,以{111}<112>位向为代表的γ纤维织构逐渐增大,压下率增大到60％时,{111}<112>取向密度达到4.135,之后继续增大压下率,{111}<112>强度提升有限.在实验条件下,最佳的一次冷轧压下率为72％,二次冷轧压下率为60％,最终成品可发生完善的二次再结晶,成品磁性能P17达到1.049W/kg,B8达到1.950 T.     

基体取向对电镀锌板表面线状缺陷产生的影响

为了探究电镀锌表面线状缺陷产生的原因,通过场发射扫描电镜(FEI-SEM)及其电子背散射技术(EBSD)对电镀锌板表面线状缺陷的微观形貌以及去镀锌层后所对应铁基体的取向织构进行了观察和分析,运用错配度理论对镀锌层表面线状缺陷产生的机理进行了分析。结果表明:缺陷位置锌晶粒呈明显的长片状,并沿同一方向定向排列,缺陷位置对应的铁基板取向中{211}、{221}或{554}含量较高。根据错配度理论,镀锌层锌晶粒沿铁基体取向生长与错配度之间具有很好的对应性,当基体取向为{211}、{221}或{554}时,与镀锌层锌晶粒的取向错配度均小于5%,属于完全共格晶界,较低的界面张力致使锌晶粒优先沿着基体取向{211}、{221}或{554}定向生长,从而表现出线状缺陷。     

晶粒取向对冷轧无取向硅钢磁时效的影响

研究了含碳量约3.0×10-5的50W700型号冷轧无取向硅钢板织构与磁时效的关系。200℃、24h的时效实验表明,渗碳体的时效析出阻碍磁畴壁的移动,导致试样铁损升高。磁化时180°磁畴畴壁的驱动力与硅钢板织构有密切关系,〈100〉平行于外磁场方向的织构有利于减小磁时效导致的铁损增幅,降低钢板的磁时效效应。     

二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律的影响

通过单向拉伸实验检测力学性能,利用透射电镜观察化学成分不同的两种低碳铝镇静钢的析出相粒子,利用X射线衍射仪测量钢中各种织构的含量。经73%的压下率冷轧和700℃×4h退火处理,2#试样比1#试样屈服强度高28MPa,抗拉强度高19MPa,r值低0.24。结果表明:1#试样的{111}织构含量在冷轧、退火过程中都增加,Goss织构含量都减少,{100}织构含量冷轧后增加,退火后又明显减少;2#试样退火过程中析出大量Al2O3粒子抑制AlN粒子的析出,且其作为新的形核质点改变了形核机制,退火后Goss织构和{100}织构含量增加,而{111}织构含量减少,r值降低,不利于深冲性能;细小的Al2O3粒子的析出形成了细晶强化和沉淀强化,试样的屈服强度和抗拉强度都明显升高。     

无取向硅钢晶粒长大过程中应力对织构和晶界变化的影响

采用EBSD技术研究了有、无拉应力作用下无取向硅钢在晶粒长大过程中织构转变及晶界变化的规律。结果表明:在晶粒生长期间,无应力作用下的硅钢中,{111}〈112〉,{111}〈110〉织构组分强化,而{100}〈001〉织构组分弱化;与无拉应力作用下的情况相比,施加5MPa的拉应力时,{111}〈112〉,{111}〈110〉织构组分强化的速率下降,{100}〈001〉织构组分变化不明显。对于在晶粒生长期间持续变化的{111}〈112〉,{111}〈110〉和{100}〈001〉织构组分而言,虽然有、无拉应力作用下硅钢的{111}〈112〉和{111}〈110〉织构组分的高取向差角度晶界频率均下降,而{100}〈001〉织构组分的高取向差角度晶界频率则上升,但当有拉应力作用后,{111}〈112〉和{111}〈110〉织构组分的高取向差角度晶界频率下降的速率变小,{100}〈001〉织构组分的高取向差角度晶界频率上升的速率稍有变小。通过对无取向硅钢在晶粒长大过程中织构转变及晶界变化规律的研究,分析了合金原子在晶界的偏聚行为。     

宁波材料所在铁基纳米晶软磁合金研究方面取得新进展

中科院宁波材料技术与工程研究所沈宝龙课题组在前期探索发现的具有高饱和磁感应强度和良好软磁性能的FeSiBPCu合金基础上,对合金成分及纳米晶化工艺进行了进一步优化,成功研制出具有更优异性能的FeSiBPCu纳米晶软磁合金。该合金的纳米晶粒尺寸为15nm,其饱和磁感应强度达到1．8T,已接近于硅钢,矫顽力仅为1．1A／m,而铁损则远低于硅钢,在工频条件下（50Hz,1T）的铁损为0．22W／kg,分别是取向硅钢铁损（0．64w／kg）的三分之一,无取向硅钢铁损（2．0W／kg）的九分之一。