粉末冶金法制備高硅硅鋼片的軋制和熱處理工藝研究.pdf

1、硅含量在6.5％左右的高硅硅鋼片具有十分優(yōu)異的磁性能:磁導率高、鐵損低、磁致伸縮小,可以實現(xiàn)低能耗、低噪聲,是一類節(jié)能環(huán)保的軟磁材料。但是6.5％硅鋼是一種脆性材料,不可軋制加工,因此不能用傳統(tǒng)軋制的工藝來制備。目前只有日本采用CVD法實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),但其成本高昂。近十幾年來,由于粉末冶金法成本低,成為人們制備高硅硅鋼片的又一途徑。
　　 本文采用不同粉體原料,分別采用粉末軋制法和塊體軋制法,探索了用粉末冶金法制備高硅硅鋼片的

2、工藝條件,研究了影響軋制工藝和硅鋼磁性能的因素,得出了比較適宜的制備工藝,制得了性能較好的高硅硅鋼片。
　　 首先,以鐵粉為對象,采用有限元法對粉體軋制過程進行了模擬和實驗。模擬和實驗結(jié)果表明,采用粉體軋制時,上下表面由于受力情況與內(nèi)部不同,多呈現(xiàn)疏松的結(jié)構(gòu)。粉體軋制時,粉體的流動性和輥縫是影響軋制帶材的重要因素。輥縫是影響帶材密度的主要因素,高流動性的粉體軋制得到的帶材較為致密。當原料中存在流動性差的另一硅相時,流動性差的硅相

3、易損失,使帶材元素含量偏離配比。
　　 純鐵在1400℃以下時難以燒結(jié)致密化。鐵硅之間的擴散反應(yīng)與粉體粒度和溫度密切相關(guān),從而影響燒結(jié)體的軋制能力,最終影響硅鋼的性能。當硅粉粒度適當時,經(jīng)初次熱處理后,得到既無單質(zhì)Si,又具有較好變形能力時,經(jīng)二次軋制和高溫熱處理可以得到密度較高、性能較好的硅鋼片。
　　 加入少量的Sn可以提高Si與Fe的反應(yīng)能力,從而在低溫短時間內(nèi)實現(xiàn)Si與Fe的反應(yīng)。Sn的加入還可改善Fe的燒結(jié),容

4、易得到大晶粒的Fe。含H2的氣氛對燒結(jié)硅鋼不利,易造成硅的氧化。比較適宜的燒結(jié)氣氛為Ar。
　　 采用超細硅粉和鐵粉混合后,經(jīng)500-1000℃ SPS處理后得到的塊體材料具有變形能力,可以通過軋制得到厚度為0.3～0.4mm的片材,但是經(jīng)高溫熱處理得到的硅鋼片材氧化嚴重,帶材致密度不高,材料的磁性能比粉末軋制法制備的材料差。
　　 以Fe和FeSi為原料經(jīng)SPS燒結(jié)可制備出具有軋制能力的硅鋼錠。FeSi原料的顆粒粒度、

5、SPS溫度、壓力對Fe和FeSi顆粒之間的擴散反應(yīng)有影響,從而影響最終產(chǎn)物的物相顯微結(jié)構(gòu)。由粗顆粒原料燒結(jié)的塊體具有良好的延展性,表現(xiàn)為韌性斷裂;隨粒度的減小、燒結(jié)溫度的升高,燒結(jié)試樣延展性變差,逐漸變成脆性斷裂。制備致密且具有良好延展性的硅鋼錠的適宜工藝條件為:粗FeSi顆粒在1100℃以下溫度燒結(jié)、燒結(jié)壓力50MPa。
　　 以具有可軋能力且密度高的硅鋼塊體為原料,經(jīng)軋制減薄和退火處理,可以制備出性能較好的高硅硅鋼片。其磁性