薄带连铸含铌高强度无取向硅钢的组织、织构及性能研究

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新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势,是未来汽车发展的必然趋势,目前开发使用的新能源汽车包括混合动力汽车(Hybrid EV)和电动汽车(EV),驱动电机作为其核心部件受到研究学者的广泛关注。无取向硅钢是制造驱动电机的关键材料,其磁性能的好坏决定着电机的高效率运转,力学性能的好坏直接影响电机的平稳运转。针对无取向硅钢在新能源汽车的应用要求,近年来研究学者提出了新的研究思路,在优化无取向硅钢产品磁性能的同时优化力学性能,即开发具有高磁感、低铁损、高强度、高韧性的无取向硅钢产品。薄带连铸技术是一项绿色、可持续发展的重要技术,应用在高强度无取向硅钢薄带产品的开发中,通过工艺的调整,能够优化磁性能,改善力学性能。本文以3.2%Si无取向硅钢为研究对象,通过添加微合金化元素Nb,采用薄带连铸技术制备无取向硅钢铸带,经过热轧、温轧、冷轧、退火处理,分析组织、织构、析出物及性能的变化。取得了如下研究结果:(1)薄带连铸铸带具有柱状晶为主、中心少量等轴晶的微观组织特征;柱状晶具有强的<001>//ND织构,等轴晶织构分散;铸带中存在AlN、MnS析出,尺寸多分布在100~150 nm之间,部分NbC析出。(2)热轧过程中组织细化,由多柱状晶组织变为全等轴晶的组织状态。热轧薄带表层以{100}面织构组分为主,中心层具有一定的γ纤维织构。热轧后快速冷却抑制了NbC的析出。(3)冷轧压下率72.3%时,冷轧板形成了大量的剪切带组织,随冷轧压下率的增加,剪切带与轧向的偏离角减小,89%冷轧压下时,剪切带被压成接近水平的纤维状组织。随冷轧压下率的增加,{223}<110>和{111}<100>织构增强,冷轧压下率80.6%和89%时,中心层与表层的织构特征无差异。(4)900℃以下退火时,随退火温度升高{111}<112>织构逐渐增强,{111}<100>织构强度减弱;超过900℃后,{111}<112>织构减弱,{111}<100>织构增强。退火温度升高,Goss织构增强。(5)NbC析出物形状一般为圆形,750℃退火5min后平均尺寸为6.9nm,体积占比为0.016%;随退火温度的升高析出物尺寸与体积占比均先增大后减小,800℃析出物平均尺寸最大,为8.6nm;随着退火时间的延长,析出物逐渐长大但析出物体积分数逐渐达到最大并保持不变,保温30min后出现棒状NbC析出。(6)0.5mm厚冷轧板在800℃保温2min的较优退火工艺下制备的含铌无取向硅钢性能优良,其P15/50为6.26 W/kg,P10/400为46.74 W/kg,B50为 1.624 T,Rp0.2为681.76 MPa。(7)0.35mm厚冷轧板在750℃保温5min的较优退火工艺下制备的含铌无取向硅钢性能优良,其 P15/50为 6.625 W/kg,P10/400为37.27 W/kg,Rp0.2 为 659 MPa。
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