６．５％Si電工鋼復(fù)合板的制備與性能

含６．５％Si(質(zhì)量濃度,相同)的電工鋼(歸屬于高硅電工鋼)作為一種磁性能十分出色的鐵磁性材料,能夠?qū)崿F(xiàn)電磁設(shè)備的低能耗化、輕巧化及高效性,所以在高頻率信 息 領(lǐng) 域 中 具 有 廣 泛 的 應(yīng) 用 前 景[１Ｇ４].由 于６．５％Si電工鋼本身存有有序結(jié)構(gòu)(B２、D０３ 等井然有序相),使之熱處理特性較弱,在常溫下表現(xiàn)出了明顯的延性和非常高的強(qiáng)度,因而該材料無(wú)法選用工業(yè)生產(chǎn)常用的塑性成形方式再加工[５Ｇ６].現(xiàn)階段,高硅電工鋼通常采用干法刻蝕(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、粉末狀壓鑄技術(shù)性等工序開(kāi)展制取,進(jìn)而繞開(kāi)其無(wú)法變形先天發(fā)育不足,可是這些方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的工業(yè)生產(chǎn).要實(shí)現(xiàn)６．５％Si電工鋼金屬薄板的工業(yè)生產(chǎn),創(chuàng)作者對(duì)于６．５％Si電工鋼在低溫下無(wú)法變型的不足,選用覆蓋鑄造方式制取具備三層結(jié)構(gòu)的高硅電工鋼鑄坯,以后融合傳統(tǒng)軋制工藝

和擴(kuò)散退火加工工藝贏得了６．５％Si電工鋼復(fù)合板[７Ｇ１２],

并對(duì)顯微組織、硅含量改變和磁性能進(jìn)行了研究,為片層復(fù)合型技術(shù)的應(yīng)用６５％Si電工鋼制取行業(yè)中的運(yùn)用提供借鑒.

１ 試樣制備與測(cè)試方法

１．１ 試樣制備

實(shí)驗(yàn)原材料為普通硅鋼片和工業(yè)硅塊(鋼鐵研究總院給予),成分各自見(jiàn)表１和表２.

依據(jù)模具容量及其蔓延以后板才硅含量,算出６．５％Si電工鋼三層結(jié)構(gòu)的差異成份配制.將６．５kg的一般硅鋼片和１．５kg的產(chǎn)業(yè)硅塊放進(jìn)真空泵電流的磁效應(yīng)爐中加熱至１５６０ ℃,冶煉后鑄坯硅含量為１０％,隨后選用線割做成９０mm×６０mm×４０mm的六面體做為芯料,并且用甲苯對(duì)它進(jìn)行超聲清洗清除表層的油漬;將芯料和支撐架(支架材料為普通硅鋼片)放進(jìn)覆蓋鑄造的磨具中間,如下圖１所顯示;將６．５kg一般硅鋼片放 入 真 空 感 應(yīng) 加 熱 爐 中 熔 煉,加 熱 溫 度 為１５６０ ℃,后將冶煉后獲得的一般硅鋼片液做為覆層鋼液沿澆口鑄造到模具中,等凝結(jié)后起模即獲得覆層Ｇ芯層Ｇ覆層三層結(jié)構(gòu)的高硅電工鋼復(fù)合型鑄坯,其尺寸為１２０mm×１００mm×８０mm.

將高硅電工鋼復(fù)合型鑄坯加熱至９５０ ℃并隔熱保溫４０min之后進(jìn)行煅造,在 C４１Ｇ４０型連體衣空氣錘隨意鍛壓機(jī)上順著復(fù)合板厚度方向進(jìn)行鍛造至厚度３２mm.將鑄造后復(fù)合型鑄坯加熱至１１５０ ℃并隔熱保溫１h,在３５０型雙輥軋機(jī)中進(jìn)行持續(xù)６道次熱扎后,再重?zé)捈訜嶂粒保保担啊娌⒏魺岜兀常癿in,隨后在擠壓機(jī)中進(jìn)行持續(xù)３道次熱扎獲得高硅電工鋼復(fù)合板,熱軋工藝主要參數(shù)見(jiàn)表３;將熱扎后高硅電工鋼復(fù)合板重?zé)捈訜嶂粒叮福啊娌⒏魺岜兀常癿in,在２００型四輥軋機(jī)中進(jìn)行９道次溫軋,實(shí)際溫軋工藝指標(biāo)如表４所顯示.

將溫軋后所得到的約０．５mm 厚高硅電工鋼復(fù)合板放進(jìn)廂式氛圍維護(hù)爐中開(kāi)展擴(kuò)散退火解決,密封性后真空包裝至－０．５MPa,隨后進(jìn)入氬氣瓶至正常的大氣壓力,加熱至１２００℃后隔熱保溫４５~９０min,爐冷至室內(nèi)溫度.

１．２ 測(cè)試方法

選用線割對(duì)熱扎、溫軋后復(fù)合板開(kāi)展抽樣,并且在 CTＧZXQＧ１G 型鑲樣品中進(jìn)行鑲樣,經(jīng)６％(摩爾分?jǐn)?shù))的硝酸溶液浸蝕后,選用 XSPＧ１９CA 型光

學(xué)光學(xué)顯微鏡開(kāi)展顯微組織觀查,選用 LEOＧ１４５０型透射電鏡及附加的能譜儀(EDS)開(kāi)展微區(qū)成分檢測(cè).

從蔓延 退 火 后 的 高 硅 電 工 鋼 薄 板 中 截 取 尺 寸 為５０mm×５０mm 的試件,選用 NIMＧ２０００E 型電工鋼片溝通交流磁性能檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)試件軋制方向和橫向的磁損P１．５/５０和磁場(chǎng)強(qiáng)度B８,B５０進(jìn)行測(cè)試,并且對(duì)結(jié)論求算數(shù)平均值.

２ 試驗(yàn)結(jié)果與探討

２．１ 軋制過(guò)程里的顯微組織和硅含量轉(zhuǎn)變

由圖２(a)能夠得知:通過(guò)煅造和熱扎時(shí)期的加熱和隔熱,硅元素在常規(guī)中出現(xiàn)了蔓延,促使覆層和芯層中間出現(xiàn)一定厚度過(guò)渡層;芯層和覆層晶體均是等軸晶,芯層晶粒尺寸顯著超過(guò)覆層晶粒尺寸,主要是因?yàn)樾緦拥墓柙睾勘容^高,芯層中存在的色調(diào)比較深的地區(qū)即是硅元素的聚集地域.由圖２(b)能夠得知:復(fù)合板具備三層結(jié)構(gòu),因?yàn)闇剀垳囟容^低,復(fù)合板每層的晶體只產(chǎn)生回應(yīng),并沒(méi)有加工硬化,因此每層晶體展現(xiàn)一定程度的變長(zhǎng)狀況;芯層晶粒尺寸粗壯,且仍然超過(guò)覆層的晶粒尺寸;在芯層晶體的位錯(cuò)處出現(xiàn)一些微裂紋,主要是因?yàn)樾緦庸韬勘容^高,在溫度較低時(shí)表現(xiàn)出了明顯的延性.

由圖３中得知:熱扎后復(fù)合板覆層硅元素含量大約為３％且基本上保持一致,芯層硅元素含量波動(dòng)較大,在８％~１０％中間轉(zhuǎn)變,主要是因?yàn)楣柙刈鰹檩^好的除氧劑,高溫下其物理性質(zhì)開(kāi)朗,熱扎環(huán)節(jié)中

與O2接觸時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了硅氧化學(xué)物質(zhì);溫軋后復(fù)合板中硅元素含量和熱扎后硅元素含量基本一致,主要是因?yàn)闇剀堊冃螠囟容^低,硅元素物理性質(zhì)不活潑.