薄带连铸高磁感无取向硅钢组织、织构与磁性能研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mantou119119
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无取向硅钢作为制备各类发电机和电动机铁芯的重要软磁合金,是提高电气化设备效率、降低能耗的关键材料。常规流程生产无取向硅钢制备工艺复杂,产品工序冗长,影响因素多变。双辊薄带连铸技术兼具短流程和环保高效的特点,其特殊的近终形和亚快速凝固特点为灵活调控硅钢组织、织构和析出物及优化磁性能提供了新的技术途径。本论文将双辊薄带连铸近终形技术引入无取向硅钢制备过程,基于其亚快速凝固物理冶金特点,系统研究常化热处理、轧制温度以及两阶段轧制工艺对于无取向硅钢组织、织构、析出物和磁性能的影响规律,阐明铸带常化-冷轧-热处理全流程调控机制。论文主要工作和研究成果如下:(1)研究了不同浇注过热度和硅含量对于薄带连铸无取向硅钢铸带凝固组织、织构的形成规律,获得薄带连铸无取向硅钢不同成分初始凝固组织的晶粒尺寸、形态和取向调控参数,为优化最终退火组织和织构,提高磁性能奠定了工艺基础。薄带连铸硅钢铸带为厚度方向上两侧对称的凝固组织,表层和中心层为不规则形状的均匀等轴晶,次表层为近似平行于铸带厚度法线方向的粗大柱状晶,形成较强的{100}和{110}取向。提高浇注过热度,柱状晶比例更高,{100}织构更强。降低过热度,柱状晶承受高温塑性变形,内部出现明显取向梯度,{110}取向增强。硅含量的提高降低了固态合金的导热系数,从而提高温度梯度,降低凝固过程中固液界面的钢液过冷度,柱状晶生长更为发达。(2)明确了常化热处理对于铸带凝固组织、织构以及析出物的影响规律,分析了Al2O3-MnS复合析出物的形成和粗化机制,及其对后续的冷轧和退火过程中组织和织构的作用机理,获得磁性能优良的薄带连铸冷轧无取向硅钢。铸带经常化热处理之后,组织和织构与初始凝固组织相似,但组织均匀性得到大幅改善。铸轧亚快速凝固过程抑制了 MnS粒子的析出行为,经常化处理后MnS粒子及Al2O3-MnS复合析出物大量析出。细小析出物阻碍了冷轧过程中位错的滑移和晶体转动,冷轧组织中形成大量晶内剪切带,提高了变形储能,进而促进了再结晶的形核和长大。铸带常化热处理能有效提高冷轧板中有利的α和λ取向织构的强度并削弱Y取向织构强度。同时析出物在退火过程中进一步粗化,对位错的钉扎和晶界的阻碍作用降低,再结晶组织粗大均匀,平均晶粒尺寸从~29μm提高到~82μm。而且,退火织构为较强的λ取向织构。磁感应强度B50从1.747T提高到1.782T,而铁损W15/50从6.212W/kg降低到4.631W/kg。(3)阐明了 Fe-3%Si铸带温轧过程中轧制温度对于形变组织和织构的影响规律,明确了动态应变时效和低温回复作用对于晶体转动、几何软化和剪切变形行为的作用机制。阐明温轧促进剪切带形成和弱化变形织构的关键作用,实现组织织构优化和磁性能提升。350℃温轧过程中发生明显的动态应变时效,提高了变形组织中剪切带密度,形变储能增高,平面变形织构强度显著弱化,同时形成了较强的{110}<110>取向剪切织构。随着轧制温度升高,退火板平均晶粒尺寸增大,组织均匀性改善,λ织构强度提高,Y织构强度降低,磁性能大幅优化。350℃轧制时,退火板磁感应强度最高(B50=1.788T),500℃轧制时,退火板铁损最低(P15/50=3.042W/kg)。提高轧制温度至650℃时,固溶原子扩散速率增加,动态应变时效效应减弱,回复作用增强,剪切带基本消失并出现部分再结晶,变形织构强度显著弱化。退火板出现大量细小晶粒,组织均匀性恶化,λ和γ取向强度降低,Goss强度提高,磁性能降低。(4)分析了薄带连铸无取向硅钢退火组织中Cube织构的起源和演化规律,分析了再结晶各阶段Cube取向晶核在不同取向形变基体中的形核和长大行为,通过优化形变组织和织构获得以Cube为主的强λ取向高磁感无取向硅钢。铸带温轧获得的强λ、α和弱γ变形织构以及较强的{110}<110>剪切织构对Cube晶粒的形核具有重要影响。再结晶退火初期,Cube再结晶晶核优先在高储能的{110}<110>取向形变基体的剪切带以及{411}<148>取向变形晶粒的晶界上形核。随着再结晶程度提高,{111}<110>和{111}<112>变形基体内剪切带上出现Cube和Goss取向竞争形核长大。此外,还可以通过Cube取向变形带的回复以及变形带上原位形核获得大量Cube再结晶。再结晶退火后期,Cube晶粒取得尺寸和数量的优势,吞并周围基体和晶粒不断长大,通过定向形核和选择长大机制最终增强退火组织中Cube织构强度,提高退火板的磁性能。(5)对比了单阶段和两阶段冷轧工艺对薄规格无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响,研究了中间退火对于成品织构中λ和γ织构的调控机理,完善了冷轧薄规格无取向硅钢制备工艺-组织织构-成品性能的关系,改善了成品组织和织构,提升中高频磁性能。单阶段冷轧过程中,晶粒严重破碎并形成纤维组织,变形织构为较强γ织构和较弱λ织构。退火板晶粒细小,均匀性较差,再结晶织构为强γ织构和较弱的η织构,磁性能较低。两阶段冷轧过程中,中间退火有利于粗化晶粒,提高Cube取向强度。最终冷轧组织剪切带密度提高,λ和α织构增强,γ织构减弱。成品退火组织粗大均匀,织为强λ织构,0.2mm 退火板磁性能 B50=1.758T,P15/50=2.065W/kg,P10/400=15.173W/kg,P10/1k=59.48W/kg。提高退火组织中λ织构比例有利于提高磁感应强度,减小磁各向异性。减薄成品厚度可以大幅降低涡流损耗从而降低高频铁损,优化织构有利于降低磁滞损耗。
其他文献
踝关节康复机器人是近几年快速发展的一种医疗机器人,它的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域,已经成为了国际机器人领域的一个研究热点。利用踝关节康复机器人对踝关节运动功能障碍的患者进行康复训练可以有效的减轻治疗医师的负担,提高患者的康复效率。本文围绕踝关节康复机器人控制系统的设计与实现,搭建了控制系统的软硬件平台,并设计了应用在康复机器人上
随着互联网和电子商务的飞速发展,在线零售逐渐崛起。尤其是“互联网+”的普及,传统零售也逐渐升级转型为在线零售。随着在线零售市场规模的扩大,消费者需求的提高,传统的仓储、配送模式已经不能满足企业和用户对于物流的需求,许多的物流增值服务随之而产生。对于在线零售商来说,采用分仓备货策略更能满足消费者的需求。在线零售在制定进行分仓备货策略时,充分的利用自身优势,考虑大数据的影响。但是,如何对海量信息进行处
目前,如何解决能源短缺、环境污染问题成为社会关注的重点。研究证明车身质量减轻有利于油耗降低。TRIP/TWIP钢作为第三代先进高强度钢既能保证汽车轻量化又不降低汽车的安全性。本文目的在于通过对Fe-10Mn钢进行不同的淬火配分(Q&P)热处理制度获得不同的微观组织结构,并分析Fe-10Mn钢在不同温度和应变速率下的拉伸性能。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察Fe-10Mn钢在不同条件下
随高速列车的迅猛发展,对其大量使用的7N01铝合金材料综合性能要求越来越高。高速列车车体上大量7N01铝合金材料的加工除熔铸外,主要的加工工艺就是热塑性成形。该热塑性成形(热轧或热挤压)过程对7N01铝合金板材和型材最终使用性能起到关键性作用。但过去对7N01热变形规律的研究较少。随高铁不断提速[9-10],对7N01铝合金热塑性变形材要求越来越高。为了提高7N01铝合金热塑性变形材生产过程的控制
伴随着世界经济的一体化,企业具有经营全球化、市场跨国化等的特点,所面临的竞争也更激烈,企业若想在市场占有一席之地就必须提高产品本身的质量要求和整个流程的服务水平。国内外很多企业已经引入六西格玛管理,为实现其经济利益,并且持续提高产品本身和服务的质量。六西格玛项目的选择是企业能否成功推行六西格玛管理的最重要因素。通过对六西格玛项目选择的前人的分析和研究,本文系统地分析了影响六西格玛项目选择的因素,并
铁基非晶合金以其优异的耐磨、耐蚀性能而备受关注,尤其在以合金粉末为原材料的热喷涂、激光熔覆等表面防护领域应用广泛,而粉体材料性能的优劣对能否制备高质量铁基非晶涂层至关重要。气雾化法作为一种高效的粉末制备方法,被广泛应用于各类金属粉末的制备中,但是,在实际生产过程中,采用该方法制备的粉末存在诸多问题,例如:细粉收得率低、粒度分布范围不集中、非晶含量低、空心粉现象严重等,无法满足高性能涂层制备的需求。
铁磁形状记忆合金是近年来研究发现的一类新型智能材料,它们在磁场下兼具大的输出应变和高的响应频率,成为智能驱动与传感材料的首选。Ni-Mn基形状记忆合金薄膜能够弥补块体材料脆性大和驱动门槛值高的不足,并且又具备直接应用在微机电系统中的特性,因而得到了广泛的关注。但是,目前MgO(100)基板上外延生长的Ni-Mn-Ga薄膜由于存在复杂的微观组织和相组成使其尚未获得大的磁致应变,MgO(100)基板上
近年来,随着我国民航事业的蓬勃发展,航空公司的安全管理体系建设也愈发完善。航空公司也开始将安全绩效管理作为实现安全运行和发展的重要战略工具,而航空公司实现安全运营战略的重要环节就是安全绩效考核,即评价航空公司安全管理工作的过程和结果。所有的航空公司都在对安全绩效考核指标和方法进行不断地实践,也收获了不少成功的经验,但也遇到了一些难以回避的困难。传统的单一的安全绩效考核指标和方法已经远远不能适应当前
近年来,随着国家化工企业的发展及对海洋石油的开采,含油污水的排放及石油泄漏事故的发生对生态环境造成严重危害。传统的油水分离方法有着分离效率低下、需要额外的能耗等明显的缺点。因此,如何简便将油水分离成为研究人员近年来的焦点。随着表界面技术及理论的发展越来越成熟,通过自然界的超浸润生物仿生制备出具有亲油疏水的表界面,从而仅在重力的外力下实现油水分离,这在油水分离领域引起了广泛的重视及深入研究。从目前的
从1999年我国进入老龄化社会之后,老年人的养老问题成为了我国的主要问题之一。我国又是农业人口大国,农村地区老年人的养老问题也变得日益严重。同时由于城乡社会经济的差异性以及农村地区传统的家庭养老功能逐渐弱化等原因,如何解决农村地区的养老问题成为我国老龄化社会中的重点之一。同时,国家所提倡的互助养老模式在农村地区也尚未实际开展,农村养老服务设施所对应的农村幸福院在实际建设和运营中也出现了一系列的问题