取向硅钢底层结构对表层附着性的影响

通过对附着性较好和附着性较差的取向硅钢的微观形貌和成分分布进行对比,研究了取向硅钢的底层结构对附着性的影响。结果表明:取向硅钢底层主要分为绝缘涂层和硅酸镁玻璃层(部分硅酸镁底层深入基体形成钉扎),硅酸镁玻璃层和磷酸盐绝缘涂层没有明显的过渡层以及相互融合的区域;取向硅钢附着力的主要来源应为硅酸镁底层与钢基之间的机械作用,附着性的好坏主要由硅酸镁底层的结构来决定;良好的附着性需要致密的硅酸镁底层并且搭配大颗粒的钉扎,钉扎分布的位置靠近硅酸镁底层,形成"半岛状"钉扎。底层中镁铝尖晶石应分布在钉扎中。     

取向硅钢涂层对噪音特性的影响

取向硅钢片磁致伸缩是变压器噪音来源的主要因素,本文研究了取向硅钢片硅酸镁底层和磷酸盐涂层对磁致伸缩的影响。结果表明：取向硅钢表面的硅酸镁底层和磷酸盐涂层可降低取向硅钢的磁致伸缩;增加绝缘涂层的厚度可减少杂畴和90°畴,改善取向硅钢的噪音性能。     

取向硅钢产品表面质量检测对比分析

检测了3家不同企业取向硅钢成品板表征表面质量的指标,同时对表面层采用扫描电镜和能谱仪进行微观结构和化学成分组成进行检测。对比不同企业的成品板表面质量指标和微观结构发现：不同企业的取向硅钢表面层质量有差异,A产品表面绝缘电阻高于B和C产品且后者表面绝缘电阻相当,B和C产品涂层附着性和耐蚀性优于A产品。从微观形貌和成分分析上可以得出,A产品绝缘层厚是表面绝缘电阻大的原因之一,B、C产品附着性级别好是由于钉扎在基体的颗粒大或是距离硅酸镁较近,A产品表面有裂纹导致耐蚀性下降。     

低温取向硅钢硅酸镁底层形成过程

 取向硅钢硅酸镁底层是产品结构的重要组成部分,低温取向硅钢底层的控制是难点,也是限制产品性能提升的瓶颈。以往对取向硅钢硅酸镁底层的形成研究较少,高磁感取向硅钢薄规格化高性能产品开发及品质提升缺乏理论支撑。为此,采用高温退火中断试验法对低温取向硅钢硅酸镁底层的形成过程进行了模拟,研究了底层的微观结构、成分特征的演变规律,明确了硅酸镁底层在高温退火过程中的反应形成过程。温度约为900 ℃时,样品表面开始发生Mg₂SiO₄颗粒的形核,随着温度继续升高,Mg₂SiO₄晶核不断长大;温度约为1 050 ℃时,样品表面的Mg₂SiO₄开始致密化,温度约为1 100 ℃时,表层硅酸镁的致密化基本完成,硅酸镁底层形成的关键温度为900～1 100 ℃。另外,研究中发现,在硅酸镁底层的下方生成的Al₂O₃·MgO尖晶石颗粒连结基体和Mg₂SiO₄,形成了“钉扎”结合层。硅酸镁底层形成过程MgO中的Mg2+由表面向氧化膜内扩散并与SiO₂反应,同时氧化膜内SiO₂发生熟化,1 000 ℃以上基板中的AlN分解释放出的铝则向氧化膜交界及通过氧化膜向表面扩散与Mg₂SiO₄等反应形成尖晶石。优良的底层结构形成是由原脱碳退火氧化膜表层1 μm左右形成致密的Mg₂SiO₄,其余2～3 μm厚度转化成一定数量的椭球Al₂O₃·MgO的尖晶石“钉扎”结合层,其主要控制方向为提高氧化膜活性、选用高活性MgO、添加低熔点反应助剂等。     

取向硅钢涂层附着性与玻璃层质量关系研究

取向硅钢涂层附着力是衡量产品表面质量和应用性的重要指标,附着性不良会造成产品合格率和应用性降低。本文以不同附着性取向硅钢成品板为研究对象,通过扫面电子显微镜、EDS能谱分析等手段对表面层典型物相及结构特征进行观测并分析其影响因素,为改善涂层附着性提供理论依据。结果表明,附着性与玻璃层结构具有对应性,高附着性样品表面层主要由总厚度约为3μm的连续层状结构(绝缘层、玻璃层)和0.5～4.0μm的颗粒状嵌入物组成,并具有均匀Mg带状分布,其连续分布、平整度较高的玻璃层以及细小均匀的基体内钉扎颗粒物有利于提高表面层附着性。     

服役25年变压器铁心中取向硅钢性能演变规律

研究了服役25年S9型配电变压器空载性能及铁心中取向硅钢的磁性能与涂层性能变化规律。运行25年后,变压器空载损耗上升至105.29 W,取向硅钢铁损P1.7为1.48 W/kg;取自铁心下轭1/4处、A相心柱中间位置、B相心柱靠近T节点处取向硅钢的绝缘涂层劣化程度依次上升,劣化最严重的B相心柱靠近T节点处部分硅钢片表面电阻系数低至2.6Ω·cm~2,涂层附着性为D级,扫描电镜下观察到涂层受腐蚀脱落。采用Infolytica电磁仿真软件模拟铁心温度场分布发现,铁心不同位置处运行温差可达9.1℃,长期处于相对较高温度、变压器油(酸和硫含量上升)及叠片间稀薄空气环境下取向硅钢绝缘涂层劣化严重。讨论了长时间服役后的二次取向电工钢片在配电变压器中的应用屏蔽措施。     

成分中含微量Bi的超高磁感取向电磁钢板

钢中添加Bi元素,并且在脱碳退火的升温阶段,升温速度达到100℃/s以上,可获得极低铁损和磁感B₈₀₀≥1.94 T的超高磁感取向电磁钢板,其高磁场特性优良,一次被膜稳定。对高温退火后的钢板取样测定磁性能和被膜性能,并调查二者之间的关系,从中发现了一次被膜与铁基体之间的界面具有钉扎效果,钉扎效果与内部氧化物有关,而这种内部氧化物的钉扎率又与界面存在微量的元素Bi有关,元素Bi与高磁场铁损、二次被膜的附着性之间也有着密切的关系。     

表面质量对取向硅钢铁损的影响

取向硅钢的表面质量(包括底层质量,内氧化层以及表面氧化)对铁损会有明显的影响,但各因素对铁损的影响程度和影响机理仍不清楚。通过轻酸洗去掉外氧化层比较酸洗前后铁损变化,酸洗去掉底层比较去掉底层前后铁损的变化,抛光去掉底层及内氧化层比较抛光前后铁损的变化来研究表面质量各因素对铁损的影响。发现表面氧化对铁损没有明显影响,内氧化层对铁损影响最大。用扫描电镜分析内氧化层的形貌及成份发现内氧化层是镁橄榄石和尖晶石的离散质点。内氧化层通过其对180°畴壁移动的钉扎增加铁损,底层通过增加90°闭合畴的体积分数增加铁损。     

取向硅钢绝缘涂层绝缘性能影响因素分析

绝缘性能是取向硅钢的一个重要指标,本文研究了涂层烧结温度、涂液中硅溶胶含量、绝缘涂层涂敷量对取向硅钢绝缘性能的影响。研究发现:烧结温度升高,涂层表面逐渐出现微观裂纹,钢板表面在850℃下烧结时出现裂纹,退火温度达到900℃后,涂层表面裂纹会急剧增加,导致涂层绝缘性降低。在相同烧结温度下,提高涂液中SiO2含量,将导致涂层表面出现微观裂纹,不利于涂层的绝缘性能。在相同烧结温度下,提高绝缘涂层的涂敷量,有利于提高钢板的层间电阻。在烧结温度为850℃,涂敷量为6 g/m2时,钢板层间电阻可达到82.6Ω·cm2。     

成品厚度对无取向硅钢织构和磁性能的影响

研究了成品板厚度(0.35～0.65 mm)对0.003%C-2.40%Si-0.32%Al无取向硅钢织构演变、磁感和铁损的影响。结果表明,随着钢板厚度的减薄,成品中对磁性不利的织构组分增加,有利织构组分减少,磁感降低。在化学成分和晶粒尺寸一定的情况下,影响铁损的主要因素是钢板厚度,钢板厚度从0.65 mm减薄至0.35 mm时,铁损显著降低。     

Friction Stir Processing for Enhancement of Wear Resistance of ZM21 Magnesium Alloy

Present work pertains to surface modification of the magnesium alloy using friction stir processing (FSP). Silicon carbide and boron carbide powders are used in the friction stir processing of the ZM21 Magnesium alloy. Coating was formed by FSP of the alloy by placing the carbide powders into the holes made on the surface. Surface coating was characterized by metallography, hardness and pin-on-disc testing. Friction stir processed coating exhibited excellent wear resistance and is attributed to grain boundary pinning and dispersion hardening caused by carbide particles. Surface composite coating with boron carbide was found to possess better wear resistance than coating made with silicon carbide. This may be attributed to formation of very hard layer coating of boron carbide reinforced composite on the surface of magnesium alloy. In the present work an attempt has also been made to compare the wear behaviour of surface composite layer on ZM21 Mg alloy with that of conventionally used engineering materials such as mild steel and austenitic stainless steel. Wear data clearly shows that wear resistance of friction stir processed composite layer is better than that of mild steel and stainless steel. This work demonstrates that friction stir processing is an effective strategy for enhancement of wear resistance of magnesium alloys.     

热镀锌TRIP钢还原铁/基板界面表征

预氧化还原工艺是改善热镀锌先进高强钢(AHSS)可镀性的有效手段之一。当它用于生产热镀锌先进高强钢时,有时也会出现镀层附着性不良的问题。为了明确还原铁/基板界面对热镀锌高强钢镀层附着性的影响,以预氧化还原工艺生产的、镀层附着性不同的热镀锌TRIP钢为研究对象,采用GDOES、SEM、FIB、TEM等手段研究了还原铁/基板界面位置的微观特征。结果表明,镀层附着性不良表现为150～300 nm厚的还原铁层与镀层一起从基板表面脱落,失效发生在还原铁/基板界面,而非镀层/还原铁界面,与常见的镀层/基板界面Fe₂Al₅抑制层缺失引起的镀层附着性不良明显不同。镀层附着性不同的试样在还原铁/基板界面位置均存在硅、锰元素富集,但硅、锰富集程度有差异,镀层附着性不良试样的界面硅、锰富集更高。还原铁/基板界面氧化物形态显著影响了还原铁/基板界面的结合力,当还原铁与基板之间形成连续的氧化膜时,界面结合力较差,易发生界面分离;当还原铁/基板界面形成细小的、不连续的氧化物颗粒时,界面结合力较好。在对热镀锌先进高强钢实施预氧化还原工艺时,为了获得良好的还原铁/基板界面结...     

无取向硅钢铬酸镁绝缘涂层结构与耐蚀性能研究

采用扫描电镜、原子力显微镜研究了铬酸镁半无机绝缘涂层的微观结构。结果表明,涂层厚度为数微米,涂层中的有机树脂乳液颗粒均匀分布在无机涂层的表面,从而保证了涂层具有良好的冲片性能。采用极化曲线研究了涂层的耐蚀性能,发现铬酸镁与铬酸锌绝缘涂层的耐蚀性能相当。     

取向硅钢高温退火时内氧化层与MgO反应过程研究

对取向硅钢高温退火工艺进行实验室模拟,采用聚焦离子束显微镜（FIB）观察了氧化层中二氧化硅和氧化镁反应的微观形貌演变过程,采用能谱仪（EDS）分析了试样截面近表层Mg、Al、Si等元素的分布规律,最后采用透射电镜（TEM）分析了对成品试样硅酸镁底层的结构特征。结果表明：（1）Mg离子的扩散速度是影响硅酸镁底层反应的主要因素;（2）Mg离子最初沿着二氧化硅颗粒与铁基体之间的界面扩散,逐渐将二氧化硅颗粒包覆;随着温度的进一步升高,Mg离子开始向二氧化硅颗粒内部扩散,并与之反应;（3）随着温度的升高,特别是在AlN分解后,钢基中的Al会逐渐将钉扎部位的硅酸镁（Mg2SiO4）完全转化成为镁铝尖晶石（MgO·Al2O3）。     

内氧化对热镀锌高强钢镀层/基板界面的影响

 由于高强钢中添加的Si、Mn等合金元素会在退火时会发生选择性氧化,从而影响镀液与带钢之间的润湿性,因此热镀锌高强钢生产存在可镀性的难题。为了提高热镀锌高强钢的镀层附着性,以不同镀层附着性的连续热镀锌0.2%C-1.8%Si-1.8%Mn高强钢为研究对象,采用GD-OES、SEM、FIB、TEM等研究了镀层/基板界面抑制层与基板次表层内氧化层的特征,同时采用模拟退火试验研究了退火气氛露点对内氧化层形成的影响,揭示了退火气氛露点、内氧化层厚度、抑制层覆盖率与镀层附着性之间的相关性。结果表明,该热镀锌高强钢镀层附着性优劣由镀层/基板界面位置抑制层决定,当抑制层覆盖率达到80%以上时,可获得良好的镀层附着性。内氧化层厚度对抑制层覆盖率的影响存在临界厚度,约为0.58 μm。当内氧化层厚度由0逐渐增加至0.58 μm时,抑制层覆盖率由约10%增加至约80%;当内氧化层厚度由0.58进一步增加至3.85 μm时,抑制层覆盖率略有增加,介于80%~90%之间。提高退火气氛露点可以促进基板次表层形成内氧化,在退火温度分别为800和870 ℃、保温时间为120 s、退火气氛为N₂-5% H₂(体积分数)的试验条件下,当退火气氛露点由-40 ℃提高到+10 ℃时,内氧化层厚度由基本为0提高至3~5 μm。为了获得合适的内氧化层厚度,建议将0.2%C-1.8%Si-1.8%Mn高强钢的退火气氛露点控制在-20~-10 ℃范围内。     

取向硅钢表面白条缺陷成因分析

对取向硅钢成品表面白条缺陷形成原因进行分析,采用三维视频显微镜观察表面微观形貌,场发射扫描电镜观察截面形貌及酸洗后缺陷区域表面形貌,能谱仪进行能谱成分分析.研究表明:白条缺陷微观观察都存在椭圆状绝缘涂层脱落,缺陷区的硅酸镁底层生成异常,厚度远超正常区域,白条缺陷区在涂氧化镁之前已损伤.白条缺陷区经酸洗后发现含有以O、Al、Si为主要成分的针状物,该针状物来源于脱碳退火炉中的耐火纤维,耐火纤维在脱碳退火时掉落并粘附到钢带表面,二次轧制时耐火纤维压入钢带表面,破坏了氧化膜,导致硅酸镁底层的生成受到影响,高温退火后产品表面产生了白条缺陷.通过改进保温耐火纤维使用方法,消除了该缺陷.     

Corrosion resistance and adhesion of poly(L-lactic acid)/MgF<Subscript>2</Subscript> composite coating on AZ31 magnesium alloy for biomedical application

Fluoride conversion layer was produced on AZ31 magnesium alloy by soaking in hydrofluoric acid solution and poly(L-lactic acid) (PLLA) film was prepared by spin-coating the PLLA solution. The as-prepared samples were comparatively characterized in phase structure, elements profile, morphology, adhesion force, and corrosion resistance. The results show that more MgF₂ was formed in the outer layer than at the interface which is likely to be composed of MgF₂ and Mg(OH)₂. The MgF₂ layer is of labyrinthine porosity with fine pores interconnected to larger ones, while the spin-coated PLLA film is dense and adhere to the substrate seamlessly. PLLA showed a higher adhesion force between the coating and AZ31 substrate than fluoride layer because of its ductility and higher contact area. PLLA was infused into the porous fluoride conversion layer forming an integrated inorganic/organic composite coating. Infiltration of PLLA into MgF₂ layer sealing pores and flaws contributes to reinforcement of the composite coating in favor of improvement of the interfacial adhesion force as well as corrosion resistance. The composite PLLA/MgF₂ coating outperforms either of the solely applied coatings with respect to anticorrosion and adhesion properties under the same condition.     

通过等离子渗碳/CrN覆层改性处理提高Ti-6Al-4V合金的耐磨性和抗疲劳特性

In this study, a newly developed duplex coating method incorporating plasma carhurization and CrN coating was applied to Ti-6AI-4V and its effects on the wear resistance and fatigue life were investigated. The carburized layer with approximately150μm in depth and CrN coating film with 7. 5 μm in thickness were fomled after duplex coating. Hard carbide particles such as TiC And V4C3 were formed in the carburized layer. XRD diffraction pattern analysis revealed that CrN film had predominant [111] and [200] textures. The hardness (Hv) was significantly improved up to ahout 1960 after duplex coating while the hardness value of original Ti-6Al-4V was 402. The threshold load for the modification and/or failure of CrN coating was measured to be 32 N using the acoustic emission technique. The wear resistance and fatigue life of duplex coated Ti-6Al-4V improved significantly compared to those of un-treated specimen. The enhanced wear resistance can be attributed to the excellent adhesion and improved hardness of CrN coating film for the duplex coated Ti-6Al-4V. The initiation of fatigue cracks is likely to be retarded by the presence of hard and strong layers on the surface, resulting in the enhanced fatigue life.