Fe-Ga-Tb合金轧制薄带的织构与磁致伸缩性能

利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)与电子背散射衍射(EBSD)技术等研究了Fe-Ga-Tb合金薄带轧制与退火过程中的微结构、织构及磁致伸缩性能演变规律。结果表明：初次再结晶退火板的平均晶粒尺寸为15.5μm,再结晶织构由{111}<112>为峰值的强γ织构与弱Goss织构组成,尺寸为30～150 nm的碳化物与硫化物析出相在初次再结晶基体均匀分布,这种微结构与织构特征可为Goss织构发生异常长大提供有利条件。当退火温度升高至925℃时,再结晶基体晶粒尺寸仅为25μm,少量Goss晶粒异常长大至2.5 mm,退火温度达到1000℃时,Goss晶粒达到厘米尺寸,占据样品表面的98%,仅残留少量非Goss织构的岛状晶粒。高温退火过程中随着二次再结晶对Goss织构的强化,Fe-Ga-Tb合金薄带的磁致伸缩系数大幅提高,1000℃退火后磁致伸缩系数可达284×10^-6。     

CGO硅钢各阶段织构遗传继承性的EBSD分析

利用EBSD技术对CGO硅钢热轧、中间退火、脱碳退火及二次再结晶退火组织及织构进行分析,研究了CGO硅钢各阶段加工制备过程中高斯{110}001晶粒的形状、尺寸及分布特点,分析了高斯取向晶粒在各工序过程中的遗传继承性特点。结果表明,CGO硅钢热轧板的次表层存在Goss取向晶粒,历经一次冷轧及中间退火后Goss取向晶粒基本消失,一次再结晶之后Goss织构仍不是主要织构,主要织构为{111}110和{111}112,说明Goss取向晶粒在二次再结晶退火前数量及尺寸上并不占优势,二次再结晶过程中Goss取向晶粒异常长大形成锋锐Goss织构。{111}110和{111}112织构组分的强度在一次冷轧中不断增加,{111}112织构组分的强度在二次冷轧后达到最大而{111}110织构组分是在初次再结晶后变强。     

Fe-3%Si电工钢铸坯柱状晶织构的演变规律

采用Fe-3%Si电工钢铸坯中长轴平行于轧向的不同数量柱状晶进行了冷变形及再结晶退火,采用EBSD分析技术对柱状晶织构的转变行为进行了研究.结果表明,原始柱状晶为立方取向的单柱状晶时,大压下率一次冷轧及再结晶退火不利于立方织构的保留;小压下率二次冷轧及再结晶退火会形成强立方织构,该立方织构强烈阻碍Goss晶粒的异常长大;原始柱状晶为立方和Goss位向的双柱状晶时,大压下率冷轧条件下,Goss取向快速转向{111}112而有效地保留了立方取向,Goss和立方取向柱状晶之间的晶界没有强的交互作用;原始柱状晶为多种位向的多柱状晶时,柱状晶晶界能促进g织构及减少立方织构,有利于Goss晶粒异常长大.     

轧制方向对Fe-3％Si合金织构演变规律的影响

形成锋锐的Goss织构是取向硅钢获得优异磁性能的关键, 初始样品表层中较强的Goss织构对最终的强Goss织构起重要作用. 本文通过改变硅钢冷轧方向获得不同的初始织构及初始组织, 考察热轧板表层及中心层不同的组织及织构的进一步变化对一次冷轧、中间退火、二次冷轧及脱碳退火、二次再结晶退火后的织构及组织变化规律的影响. 探讨了这些特殊方式制备的样品中Goss织构的形成条件. 结果表明, 强烈的初始组织及织构的差异随轧制及退火次数的增多逐渐消失; 最终二次再结晶都可顺利进行, Goss织构及磁性能差异并不大. 虽然初始样品中Goss织构的强弱差异很大, 但因各阶段都可以形成较强的 {111}<112>织构, 弥补了初始样品中Goss织构过弱的不足, 因此轧制方向及初始组织都对最终的织构影响不大. 研究还证实了立方织构的遗传性; 横向轧制是消除稳定的{112}<110>轧制织构的有效方法.     

常化处理对薄规格取向硅钢织构的影响

利用EBSD和XRD技术对比分析了常化和不常化2种工艺对薄规格取向硅钢组织及织构的影响.结果表明,2种工艺条件下的初次再结晶和二次再结晶织构存在着明显的差异.经过常化处理的样品初次再结晶组织中{411}148和{111}112织构组分比不常化样品的低,但Goss织构组分比不常化样品的高;常化处理的样品二次再结晶织构多为锋锐的Goss织构,磁性能优异,而不常化处理的样品二次再结晶织构多为Brass织构和偏Goss织构.此外,经过常化处理样品的初次再结晶组织中Goss取向晶粒周围分布的20°~45°大角度晶界所占比例高于不常化处理样品.2种样品初次再结晶后的平均晶粒尺寸差别并不明显,均为20μm,而且整体晶粒尺寸分布也相近.常化处理对最终磁性能有决定性影响,主要体现在提高冷轧前Goss取向“种子”的比例以及优化再结晶组织中Goss取向晶粒周围的织构环境.     

不同正火时间对基于CSP工艺Hi-B钢织构的影响

利用EBSD技术研究了基于CSP工艺的Hi-B钢热轧板和不同正火时间的正火板沿厚度方向的织构分布特点。研究结果表明,CSP热轧板在厚度方向上仍存在明显的织构梯度,表层Goss织构为最强织构组分,1/4层和中心层均以α织构为主并伴随部分γ织构。正火后试样的总体织构强度下降,且随着正火保温时间的延长,Goss织构强度也逐渐降低;正火时间达到120 s时,试样的织构梯度明显减小,不利于二次再结晶的发展和完善。在保证组织改善和抑制剂抑制效果的前提下,CSP热轧板的正火时间应在30~60 s为宜。     

含铜低温取向硅钢轧制过程中的组织及织构演变

采用Zeiss光学显微镜及X射线衍射仪对含铜低温取向硅钢生产过程中热轧、一次冷轧、脱碳退火和二次冷轧阶段的显微组织与织构的演变规律进行了研究。结果表明:热轧试样的组织与织构在厚度方向上呈现明显的梯度变化,试样的表层和过渡层发生再结晶,过渡层存在较强的Goss织构,中心层存在以{001}<110>为主的强α织构。一次冷轧后试样组织被轧制成沿轧向分布的纤维状组织,织构以强α和弱γ织构为主。脱碳退火后试样发生再结晶,晶粒平均尺寸为15.69 μm,总体织构强度有所减弱,但Goss织构强度升高。二次冷轧后组织由等轴晶粒变为纺锤状组织,织构以弱α和强γ织构为主,其中{111}<112>强度最高。     

退火温度对冷轧5083铝合金织构及塑性各向异性的影响

采用光学显微镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、硬度测试、拉伸试验等对冷轧5083铝合金的退火行为、织构演变及塑性各向异性参数进行了分析计算。结果表明:冷轧变形量为70%的5083铝合金起始再结晶温度为240℃,终止再结晶温度为260℃。完全再结晶退火后,再结晶织构以Cube、R-Cube和Goss织构为主。在260～320℃范围内,随退火温度的升高,β纤维织构向Cube织构和Goss织构转变程度增加;Cube织构向R-Cube织构的转变先增加后减少。300℃退火后,R-Cube织构含量最高,Cube织构次之,Goss织构最少;合金的厚向各向异性指数(■)最高为0.909、平面各向异性指数(Δr)的绝对值较小为0.242,表明该状态下合金具有较好的冲压成形性能和较低的深冲制耳率。     

无抑制剂取向硅钢初次再结晶退火

在实验室中采用无抑制剂法制备取向硅钢,利用XRD、TEM等方法研究了冷轧和初次再结晶阶段的微观组织与织构。结果表明,冷轧板织构主要由α织构和γ织构组成;初次再结晶退火后α织构减弱,γ面织构{111}112增加,初次再结晶退火70 s后出现Goss织构。EBSD分析显示Goss位向晶粒大多与{111}112位向晶粒相邻;随退火时间的增加,Goss和{111}112位向晶粒均有所增加。     

Al-Cu-Mg合金组织与力学性能的新型热机械处理调控

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉伸力学性能测试、疲劳裂纹扩展速率测试等研究了新型热机械处理对Al-Cu-Mg合金组织与性能的影响及调控机理。结果表明：新型热机械处理可以使Al-Cu-Mg合金实现良好的强塑性配合，在高伸长率(11.3%)条件下抗拉强度和屈服强度分别达到516.7MPa和475.3 MPa。热机械处理中的大倾转角、大扭转角晶界的Goss晶粒和剪切织构的引入显著提高了合金的抗疲劳裂纹扩展性能，裂纹闭合效应可降低有效裂纹尖端应力强度因子范围，延缓疲劳裂纹扩展速率。新型热机械处理通过对析出相、位错与织构组态的协同调控以显著改善合金的力学性能。本工艺的织构演变包括Cube织构和Goss织构的形成与转变，Brass织构、Copper织构和S织构等轧制织构以及剪切织构的形成。     

轧制工艺对薄带铸轧无取向硅钢组织性能的影响

利用光学显微镜、XRD、EBSD等研究了轧制工艺对薄带铸轧无取向硅钢组织、织构和磁性能的影响。研究表明,随热轧压下率增大,冷轧组织变形储能及剪切带的比例逐渐降低,冷轧板中α织构减弱,γ织构增强。退火板晶粒尺寸随热轧压下率增大而增加。热轧压下率为17%及40%时,退火织构以强的Goss织构及相对弱的{100}织构为主,热轧压下率达到55%后,退火织构为强的{115}<110>和{114}<371>织构,Goss织构和{100}组分明显减弱。随热轧压下率增大,退火板磁感值先升高后降低,铁损值先减小后增加。热轧压下率为40%时,退火板综合磁性能最优。     

高磁感取向硅钢轧制及热处理过程中的晶界和织构演化

采用电子背散射衍射(EBSD)对不同轧制和热处理态的高磁感取向硅钢的重合位置点阵(CSL)晶界和织构进行了研究。结果表明,热轧态取向硅钢截面织构呈层状分布,表层主要为{110}<001>Goss织构,1/4厚度主要为{001}<110>立方织构、{112}<111>铜型织构和{110}<001>Goss织构,而心部则形成较强的{112}<111>铜型织构、{111}<110>形变织构和{110}<001>Goss织构;常化处理后截面织构梯度变化不明显,但中心位置{112}<111>织构向{110}<001>Goss织构转变。冷轧退火态主要织构为{110}<001>Goss织构、{112}<111>织构和{111}<110>形变织构。二次再结晶后,则生成强烈的{110}<001>Goss织构。随着织构的变化,CSL晶界也发生了明显的转变。热轧态CSL重位晶界中∑3~∑29均有出现,但比例较低;常化处理后CSL重位晶界比例增加,冷轧退火后CSL晶界比例大幅提高,特别是∑3、∑7、∑9和∑15等晶界;二次再结晶后,由于CSL晶界发生了转化,CSL晶界类型减少,∑3、∑13等晶界比例增加,∑9晶界消失。     

Fe-3%Si-0.09%Nb取向硅钢热轧和常化过程组织及织构的演变

采用OM、EBSD技术研究了Fe-3%Si-0.09%Nb取向硅钢热轧和常化过程中组织及织构的演变。结果表明,热轧板沿厚度方向组织不均匀,而沿轧制方向表层及中心层晶粒尺寸分布相对均匀,次表层不均匀;常化板不同厚度处各层晶粒均发生了再结晶,晶粒分布均匀,且均有所长大,沿厚度方向组织不均匀性明显。热轧板表层以Goss织构、黄铜织构和铜型织构为主,Goss织构沿厚度方向取向密度逐渐减弱。常化板继承了热轧板织构组分,但织构锋锐度有所降低。Goss织构在热轧板表层具有最大取向密度f(g)=6.8290,而常化板则在次表层,f(g)=4.0477。     

冷轧低碳钢表面异常晶粒形成原因及演变

采用显微组织观察、电子背散射衍射(EBSD)晶粒取向标定和晶粒内析出相分析方法对冷轧低碳钢鱼鳞状缺陷的冷轧前后的状态进行分析表征。结果表明:热轧带钢表面异常长大的铁素体晶粒是造成冷轧后带钢表面出现鱼鳞状缺陷的直接原因;热轧粗大的铁素体晶粒为{110}001取向的Goss晶粒;热轧粗大的Goss晶粒是在轧辊剪切力作用下形成于带钢次表层,由于Goss晶粒和周围晶粒形成大角度晶界,MnS和AlN易于在Goss晶粒内部富集,而周围细小铁素体内部的MnS和AlN析出较少,容易被高迁移率的Goss晶粒吞并,从而导致在高温卷取条件下形成粗大铁素体晶粒;粗大Goss晶粒经冷轧后沿横向方向旋转形成低位错密度{001}110取向的旋转立方织构;然而低位错密度的旋转立方织构在退火过程中大部分被高位错密度的γ织构吞并,但仍有部分粗大的铁素体晶粒存在。     

脱碳退火保温时间对含铌低温取向硅钢初次再结晶的影响

取向硅钢初次再结晶的组织、织构对二次再结晶过程中形成锋锐的高斯织构至关重要。利用OM与EBSD技术,对脱碳退火不同保温时间下各试样初次再结晶组织、织构和晶界的形成规律进行了研究。结果表明:采用850℃保温5 min的脱碳退火工艺,得到的初次再结晶晶粒最为均匀细小,对后续过程中形成高取向的Goss织构有利;经脱碳退火后各试样中织构主要以{111}112、{411}148织构为主,随退火时间的延长,{111}112织构先增强后减弱,{111}110织构逐渐增强;当脱碳退火保温时间为5 min时,高能晶界及大角晶界所占比例最高,在二次再结晶时有较高迁移速率,有助于最终获得锋锐的Goss织构。     

含铜CGO硅钢高温退火过程中的织构演变规律

对低温板坯加热工艺生产的以Cu_2S为主要抑制剂的CGO硅钢的高温退火过程进行了试验,使用X射线衍射仪和电子背散射衍射技术对高温退火过程中不同阶段的织构演变规律进行了分析。结果表明,该工艺条件下CGO硅钢在700℃完成初次再结晶,1000℃时已经发生了二次再结晶,初次再结晶基体中以γ织构和{112}110织构为主,Goss晶粒含量很少,平均位向偏差角为16°左右;二次再结晶发生后,Goss晶粒的位向偏差角降低到10°以下,随着退火温度的升高Goss晶粒的位向逐渐准确。     

含Cu CGO硅钢高温退火过程的织构演变规律

对低温板坯加热工艺生产的以Cu2S为主要抑制剂的CGO硅钢的高温退火过程进行了试验,使用X射线衍射仪和电子背散射衍射技术对高温退火过程中不同阶段的织构演变规律进行了分析。结果表明：该工艺条件下CGO硅钢在700 ℃完成初次再结晶,1000 ℃时已经发生了二次再结晶,初次再结晶基体中以γ线织构和{112}<110>织构为主,Goss晶粒含量很少,平均位向偏差角为16°左右;二次再结晶发生后,Goss晶粒的位向偏差角降低到10°以下,随着退火温度的升高Goss晶粒的位向逐渐准确。     

冷轧压下率对Hi-B钢初次及二次再结晶的影响

在实验室条件下模拟CSP工艺制备Hi-B钢,设计了从冶炼到二次再结晶退火的一系列工艺,借助EBSD和XRD技术对不同冷轧压下率下Hi-B钢初次及二次再结晶退火过程中组织与织构的演变规律进行了研究。研究表明：不同冷轧压下率试样中,初次再结晶织构特征总体上相同,主要以γ织构({111}<112>和{111}<110>)为主。同时,冷轧压下率在很大程度上影响二次再结晶Goss织构的演变,过大或过小的压下量都不利于二次再结晶Goss晶粒的异常长大。     

脱碳退火保温时间对取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

通过研究脱碳退火保温时间对取向硅钢初次再结晶组织、织构及高温退火样品磁性能的影响,探讨了有利于Goss晶粒异常长大的初次再结晶环境。结果表明,在820℃进行脱碳退火,当保温时间从2 min增加到6 min时,初次再结晶织构中Goss晶粒相对于{111}112和{111}110晶粒的尺寸优势逐渐增加,{111}110含量逐渐升高,且1/8层中Goss相对于其他取向晶粒尺寸优势稳定,使取向硅钢二次再结晶晶粒尺寸逐渐增大、磁性能逐渐提高。     

Hi-B钢CSP热轧板的晶粒取向特征

借助金相显微镜和EBSD技术观察了紧凑式带钢(CSP)工艺生产的热轧Hi-B钢板的显微组织和晶粒取向分布情况,分析了晶粒取向的演变过程。结果表明:与传统厚板坯工艺生产的Hi-B钢相比,CSP工艺生产的Hi-B钢热轧组织更加细小均匀,在压下量不足的情况下可以在热轧板表层产生少量较为严格的取向Goss晶粒;CSP工艺生产的Hi-B钢热轧板织构强度比用传统厚板坯生产的热轧板织构强度高,表层以{110}面织构为主,同时含有少量Goss织构、黄铜织构和铜型织构等。较高取向度的Goss晶粒与黄铜晶粒和铜型晶粒相邻。中心层主要为轧制变形晶粒,织构组分聚集在α取向线上,其中{112}110织构组分强度最高。