固体渗硅制备的Fe-6.5 mass%Si合金的组织演变与磁性能

对3mass%冷轧硅钢板材进行固体渗硅和扩散退火处理,采用扫描电镜和X射线衍射仪等研究了其组织、物相和板材厚度方向Si成分的演变,并对其在不同频率下的铁损进行分析。结果表明:经过850℃的固体渗硅后,可在板材上制备出致密的化合物层,化合物层由表面的FeSi相层和邻近的Fe3Si相层构成;随着渗硅时间的增加,FeSi相层厚度不变,Fe3Si相层厚度增加;当板材心部完全形成Fe3Si相后,FeSi相层厚度开始增大。在扩散退火过程中,板材表面化合物层中Si向心部扩散,最终形成Si沿厚度方向均匀分布的、由单一α-Fe相构成的Fe-6.5 mass%Si合金。在较低的频率(1000 Hz)下,Fe-6.5 mass%Si合金的铁损高于3 mass%硅钢;在中等频率下(1000-20000 Hz),二者铁损接近;在较高的频率下(>20000 Hz),Fe-6.5 mass%Si合金的铁损小于3 mass%硅钢,频率越高差异越大。

异步轧制硅钢薄带的固体渗硅

为了探索利用轧制技术在板材表面获得纳米结构，并以此降低渗硅温度和卤化物质量分数，取硅质量分数3.0%硅钢和硅质量分数0.5%硅钢依次进行异步轧制和固体渗硅，对组织、物相和成分进行测试分析。结果表明，经过大压下量的异步轧制后，2种薄带的表面均形成了纳米晶，晶粒尺寸分别为50和70～120 nm。硅粉＋质量分数5%卤化物在500℃以上即可实现固体渗硅，原始板材中较高的硅质量分数有助于降低渗硅的初始温度。提高渗硅温度及在较高的温度下延长保温时间均可增加渗硅层厚度，而卤化物质量分数的影响不大。随着温度和卤化物质量分数的增加，渗硅层物相依次为：Fe3Si→FeSi＋Fe3Si→FeSi。

渗硅+退火对取向硅钢组织及磁性能的影响

研究了3%取向硅钢经过固体渗硅+扩散退火后组织、物相、成分的变化情况以及其对磁性能的影响。结果表明:在950℃下渗硅6min可以在取向硅钢上制备出组织良好的化合物层,表面物相为Fe_(3)Si和FeSi;经1 050℃退火1h后,得到组织性能良好的退火样品,当退火时间为2h,得到硅的质量分数接近6.5%(6.43%)的均匀化样品,表面物相变为单一的α-Fe相;经过渗硅+退火后,样品的高频铁损显著降低(50%~86%),其中退火1h样品铁损降低率更高。经渗硅+退火后,磁感应强度降低。

取向高硅钢的制备与表征

采用粉末包埋法对成品Si的质量分数3%的取向硅钢进行固体渗硅和扩散退火,并对样品的组织、物相、织构和磁性能进行测试分析.结果表明:在800℃、硅粉+(质量分数0.5%)卤化物+填充剂的条件下,在较短的时间(10 min)内即可在Si的质量分数3%的取向硅钢上制备出表面平整、内部致密、与基体结合良好的渗硅层;经过扩散退火后,Goss织构能够完全保留下来,同时高频铁损显著降低(37%~63%).证明固体渗硅技术可以制备出磁性能优异的取向高硅钢.