纳秒激光微刻蚀取向硅钢的形貌特征及磁性能

为有效降低取向硅钢铁损、改善其磁性能，采用红外纳秒激光对取向硅钢进行微刻蚀试验。利用3D共聚焦显微镜、扫描电镜与能谱仪研究典型工艺参数下的硅钢表面烧蚀形貌特征及表面质量，利用铁损仪测试不同刻蚀参数下取向硅钢的铁损、相对磁导率等磁性能参数及动态磁滞回线，对比分析刻痕前后磁性能的变化行为、规律及磁滞特性。结果表明：激光刻痕后，硅钢的铁损、相对磁导率、矫顽力及剩磁等性能得到明显改善，铁损的改善表现在高磁感强度下、相对磁导率的改善表现在低磁场强度下，回线特性得到优化。扫描速度为800 mm/s、脉冲能量为0.25 mJ时，刻痕边界呈近似规则的“波浪线”，且刻痕表面质量较高，铁损降低高达11.6%、剩磁降低12.8%等；刻痕后相对相对磁导率明显提高，提高约为5.7%~15.16%，最大可达2.598×10⁴。激光频率与扫描速度的耦合关系是影响刻痕边界形状与磁畴细化效果的重要因素。     

取向硅钢激光刻痕对绝缘层的影响及刻痕耐热性分析

研究了不同输入电流下激光刻痕对取向硅钢表面绝缘涂层的影响,分析了刻痕宽度、刻痕深度和磁性能随电流的变化规律及刻痕对绝缘涂层的破坏程度,并对刻痕后的取向硅钢样品进行退火,研究刻痕后磁畴粗化规律,对激光刻痕的耐热性进行分析。结果表明:随着电流的增大,刻痕的宽度和深度增大,刻痕对绝缘涂层的损伤严重。激光刻痕样品在500℃以上的温度下进行去应力退火,磁畴开始粗化,铁损较刻痕后升高。确定了磁畴粗化定量关系。随着退火温度升高,磁畴宽度增大,铁损升高的幅度增大。     

氮化硅张力涂层对取向硅钢性能的影响

采用反应磁控溅射技术在取向硅钢片表面制备了氮化硅(Si3N4)张力涂层.通过实验研究反应磁控溅射时间、高温退火温度和实验气氛对硅钢铁损以及涂层附着性的影响.研究表明,反应磁控溅射技术在硅钢表面溅射氮化硅张力涂层可有效的降低硅钢的铁损,且各种工艺条件对硅钢的铁损和涂层的附着性影响很大.在氮气和氩气气氛中,经过5min反应磁控溅射氮化硅,然后在氢气和氮气的气氛中,820℃下进行高温退火时,取向硅钢的铁损可降低18%.     

表面预处理对TiN涂层硅钢板磁性能的影响

表面预处理对ＴｉＮ涂层硅钢板磁性能的影响近年来利用ＰＶＤ和ＣＶＤ法对表面研磨处理后的硅钢板表面加以各种陶瓷涂层，已成功地使单取向硅钢的铁损减少了４０％左右，之所以能获得如此高效的降低铁损，其原因在于以下两种效果综合作用的结果：涂层前对硅钢板表面的研磨...     

TiN涂层极薄硅钢板的铁损

90年代初就已报道了单取向性硅钢板经过TIN陶瓷涂层后,其铁损最大可减低大约40人并且进一步明确了这种硅钢板具有高磁通密度、低磁致伸缩特性、高占空因数等传统硅钢板所完全不可能得到的优越特性．这是因为陶瓷TIN涂层使钢板表面附近造成了很强的技应力以致大大地减低了硅钢板的涡流损耗,同时也与涂层硅钢板磁畴构造的变化有密切关系．本文采用0．23mm厚的单取向硅钢板研究了经TIN涂层后减低铁损的效果．研究用硅钢板的成分含COod％、St3．31％、Mno．072％、Seo．019％、SbO023％、Moo．olZo／o钢板切成30＞Wb）后经1073KX72kS…     

退火温度对不同成分高硅电工钢组织及性能的影响

通过观察不同温度退火后钢的金相组织,测量了晶粒的大小和铁损。通过对比添加和未添加合金元素的金相组织,研究了合金元素对高硅钢组织及性能的影响。结果表明:随退火温度的升高,试样的晶粒明显增大,而且更加均匀,经1100℃退火后试样的晶粒均为等轴状;当退火温度低于1050℃时,随着退火温度的升高,材料晶粒尺寸变大,矫顽力和磁滞损耗降低,导致铁损降低;当退火温度高于1050℃时,材料的涡流损耗的增大幅度大于磁滞损耗的减少量,使得铁损上升;合金元素Cu、Cr和Cu、Mn的复合添加能够细化晶粒,但会导致磁滞损耗增加,使铁损升高。     

面向精密电主轴的非晶高速永磁电机设计与分析北大核心

针对高端精密高速电主轴普遍存在损耗大、效率低、转子发热严重等问题,提出采用基于非晶合金定子铁芯的高速永磁同步电机,根据非晶合金定子铁芯的磁化特性和损耗特性开展了高速永磁同步电机优化设计研究,采用有限元法建立了一款额定功率3.7 kW、额定转速7000 rpm、最高转速15 000 rpm的永磁电机物理分析模型,与相同结构参数的硅钢(35W270)电机损耗、效率等性能进行了对比分析。通过分析结果表明采用非晶合金作为高速永磁电机定子铁芯较硅钢电机额定工作点理论铁损下降76.5%;经对两款样机进行实际测试,考虑到铁芯加工及装配工艺导致铁损的恶化,实测铁损下降50.7%,效率提高1.4%,相同负载与冷却条件下定子绕组温升下降15.1 K,表明了非晶铁芯在高速电主轴中应用具有明显的优势。     

取向硅钢的表面绝缘涂层性能研究

研究了新旧取向硅钢的表面绝缘涂层性能。对涂层附着性、表面电阻以及磁性能进行测试。分析了绝缘涂层对取向硅钢磁性能的影响。结果表明:取向硅钢在运行使用一定年限后,其表面绝缘涂层组织形貌会发生变化,出现的露点会导致涂层附着性、绝缘性能显著下降,铁心损耗上升达40%。     

涂层拉应力对TiN涂层晶粒取向硅钢板铁损减低的效果

涂层拉应力对ＴｉＮ涂层晶粒取向硅钢板铁损减低的效果硅钢板表面陶瓷涂层能显著减低单取向硅钢板的铁损（减小约４０％），利用这种涂层技术还有可能获得简磁通密度、低磁致伸缩、高占空系数等特性优异的硅钢板。为了研究表面涂层引起的拉应力对于硅钢板性能改进的效果，...     

初始组织和磁性能对激光刻痕处理取向硅钢铁损降幅的影响

以27AG100高磁感取向硅钢为研究对象,通过激光刻痕试验研究了初始组织和磁性能对其铁损降幅的影响,并分析了不同初始状态下磁畴细化程度.结果表明:27 AG100取向硅钢刻痕理论铁损降幅最高可达7％,且刻痕前磁性能越接近平衡点,铁损降幅越有限.同时,二次再结晶晶粒平均尺寸大、均匀度好的组织有利于磁畴细化,最高铁损降幅可...     

基于Stoney公式适用性分析——取向硅钢绝缘涂层张应力的计算

目的改善涂层张应力状态,进而提升取向硅钢的电磁性能。方法用扫描电镜、辉光光谱仪分析了添加磷酸盐的胶体二氧化硅绝缘涂层的厚度和微观结构,采用静态拉伸试验得到了取向硅钢沿不同位向的力学特性。在此基础上,根据取向硅钢各向异性的特点和绝缘涂层的实际状态,用Stoney公式对取向硅钢涂层应力的适用性进行了讨论。结果取向硅钢的各向异性不满足Stoney公式的适用条件,实际测试的取向硅钢的力学性能结果表明,取向硅钢符合正交对称各向异性材料的一般规律,据此给出了涂层对取向硅钢产生的张应力的计算公式,利用该公式对不同涂覆工艺条件下的胶体二氧化硅绝缘涂层的张应力进行了计算,涂层厚度在1～2μm范围内,双面张应力的计算值为4～11 MPa。结论文中张应力的计算公式不仅适用于取向硅钢,同样适用于其他基体为各向异性的类似情况。通过张应力的计算可知,涂层厚度与张应力呈正相关,张应力的增大将会促使取向硅钢的铁损降低。因此,开发大张力的绝缘涂层,是进一步改善取向硅钢磁性能的有效途径之一。     

耐高温塑性陶瓷密封垫及其在钢厂中的应用

为了改善传统密封垫耐高温和密封性差的问题,自主研发了新型耐高温塑性陶瓷密封垫产品。使用新型耐高温塑性陶瓷密封垫后,1450CCM品种钢铝损减小15%,钛损降低20%,"铝损不低于0.004%,增氮不低于0.000 85%"的异常比例降低;中间包连浇3炉内水口碗部实现了免清洗;长水口氩封氩气用量降低,由580降低为380NL/min;中间包铸流区液面平静、可浇性佳。     

Effects of laser irradiation on iron loss reduction for Fe–3%Si grain-oriented silicon steel

The effects of laser irradiation on iron loss reduction for Fe–3%Si grain-oriented silicon steel sheet were investigated. The local tensile residual stress states near the laser irradiated cavity lines were observed by using the new X-ray stress measurement method for a single crystal. Although the higher laser power induced the larger tensile residual stresses, the minimum iron loss was obtained at the medium tensile residual stress conditions of about 100–200 MPa. The increase of Vickers hardness was observed with increasing laser power, which was the mark of the plastic deformations induced by the laser irradiation. The tensile residual stress reduces eddy current loss and the plastic deformation increases hysteresis loss of the material. The total iron loss is determined by the balance of these two effects of laser irradiation.     

New process for production of ultra-thin grain oriented silicon steel

The Hi-B silicon steels were cold rolled by cross shear rolling (CSR) with different mismatch speed ratio(MSR)s and conventional rolling(CR) respectively, followed by primary recrystallization annealing. The effects of MSR and annealing temperature on magnetic properties of ultra-thin grain oriented silicon steel were analyzed. Experimental results show that, with the increase of MSR, the magnetic properties can be remarkably improved. The higher the annealing temperature is, the higher the magnetic induction and the lower the iron loss in ultra-thin silicon steel is.     

金刚石微粉表面的纳米硅烷化改性及其抗氧化性能

采用溶胶?凝胶技术和正硅酸乙酯（TEOS）的水解?缩合反应,在金刚石微粉表面包覆一层厚度为2～10 nm的富含活性氧基团的纳米氧化硅非晶凝胶膜,凝胶膜在加热至一定温度后,其二氧化硅可由非晶相向晶体相转变。金刚石微粉在空气中的初始氧化温度从原料金刚石的500 ℃提升到其TEOS覆膜改性后的550 ℃。在TEOS覆膜中添加纳米硅粉改性后,金刚石微粉样品在空气中的初始氧化温度可进一步提升至610 ℃;且经过800 ℃的热处理后,样品剩余量比之原料金刚石量大幅度提升,表明TEOS覆膜中添加纳米硅粉后可进一步提升金刚石微粉的高温抗氧化性能。TEOS覆膜中富含的活性氧基团能与树脂/陶瓷结合剂间产生化学反应,有利于提高结合剂对金刚石的把持力,可为制备高性能的树脂/陶瓷结合剂金刚石工具提供良好的功能化改性原材料。      

氮化钛 / 氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30~50 N、转速370~1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963~0.2778,磨损量为1.32~6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

高磁感取向硅钢的脱碳退火工艺

采用自主研发的热处理试验装置,完成高磁感取向硅钢27QG090实验室脱碳退火过程,利用蔡司显微镜和X射线衍射仪分析脱碳退火后试样的显微组织和宏观织构。结果表明,高磁感取向硅钢27QG090经实验室脱碳退火后的显微组织类型为铁素体,平均晶粒尺寸为30～40μm。宏观织构主要类型为α织构和α^*织构({114}〈481〉、{113}〈361〉等织构),还有微弱的高斯织构{110}〈001〉。经实验室研究选定的最优工艺为850℃脱碳退火7 min。采用该工艺在工业生产线脱碳退火后的宏观织构与实验室脱碳退火后主要织构类型相同。脱碳退火后平均晶粒尺寸为30μm左右时,铁损最低,为0.80 W/kg,磁感应强度可达到1.93 T。     

钢铁材料电镀镉的研究现状

钢铁材料广泛地应用于诸多工业领域中,但其表面耐蚀性差,发生于材料表面的腐蚀会导致材料失效。镉与空气接触时会迅速氧化并形成致密的保护性氧化膜,因此表面镀镉可以有效地提高钢铁材料表面的耐蚀性。从电镀镉技术的具体应用出发,综述了用于钢铁表面防护的电镀镉技术和用于表面修复的电刷镀镉技术的应用现状。镀镉层作为阳极保护层,实现了对钢铁材料的防护。在镀液中添加钛盐后,形成的镉钛镀层比单纯的镀镉层具有更优异的耐蚀性和更好的低氢脆性。电刷镀镉作为一种特种镀镉技术,可用作镀镉局部破损件的补镀和修复。针对电镀镉废水对环境和人体的高危害,简要阐述了化学法、物理化学法、生物法三种电镀镉废水的处理方法,且微生物法具有良好的发展前景。最后,展望了钢铁材料电镀镉技术的相关研究思路和方法。     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。