论文部分内容阅读
高硅钢具有高磁导率、低铁损和低磁致伸缩等优异的软磁性能,在电力和电子等工业领域有广泛需求,但因硅增加而引起的高脆性使其难以进行常规轧制。目前,已有多种高硅钢制备方法,其中只有化学气相沉积(CVD)法在日本用于小规模生产,其主要问题是：温度高和卤化物含量高引起的设备和板材表面腐蚀严重、后续温轧工艺(用于降低因卤化物腐蚀而增加的表面粗糙度)复杂、硅钢基板铁量损失大及FeCl2气体污染环境等。本文采用异步轧制在3%无取向硅钢表面制备纳米结构,以表面高体积分数的晶界、位错和空位等缺陷作为硅原子扩散通道,以表面纳米晶的高活性加快化学反应,大幅度地降低无取向硅钢的渗硅温度和渗硅源中卤化物的含量,从而解决CVD法存在的问题。为了优化渗硅技术、获得致密的渗硅层,本文重点开展了以下研究工作：对3%无取向硅钢进行不同速比的异步轧制,在板材表面获得尺寸不同的纳米晶组织；采用固体粉末渗硅法,设计升温+保温+炉冷、升温+保温+空冷和保温+空冷三种工艺,在Si+0～3Wt.%卤化物中、T1-T4℃的温度范围内进行10-30min的渗硅处理；用XRD、SEM、EDS和TEM等技术对表层的物相组成、横截面的形貌和硅成分分布、表面纳米晶组织等进行了测试分析,系统地研究了渗硅工艺参数(温度、时间、卤化物含量)对渗硅行为的影响。主要结论如下：1.经过20道次、压下量为92%的异步轧制后,板材表面形成了取向接近随机分布的纳米晶组织,速比为一1.31和一1.18轧制板材表层的晶粒尺寸分别为10-30nm和30-50nm。2.使用固体渗硅技术,在T1～T4℃、Si+0.5～3Wt.%卤化物中退火10-30min,可在异步轧制样品表面获得厚度为数十微米以上的渗硅层,证明异步轧制能大幅度地降低3%无取向硅钢的渗硅温度和渗剂中卤化物的含量。3.提高渗硅温度、保温时间、卤化物含量等有助于加快渗硅进程,直至板材达到通体15Wt.%硅。4.渗硅层的物相多由FeSi和Fe3Si组成,其中FeSi相含量随着温度的升高而增加,而与保温时间和卤化物含量的关系不大。5.适当提高渗硅温度、保温时间和卤化物含量有助于渗硅层致密度和表面光洁度的改善。6.异步轧制板材表面纳米晶的尺寸对渗硅过程的影响不大。