稀土微合金化高硅电工钢的力学性能与塑性提升机制
发布时间：2020-12-25 04:59
高硅电工钢（Fe-6.5wt.%Si合金）具有高磁导率、低铁损和磁致伸缩系数近于零等优异的磁性能,是制造高频电器、节能变压器和电动汽车等的理想软磁材料。然而,高硅电工钢的脆性大、冷加工变形困难,难以采用常规的铸造-轧制工艺进行薄带的工业化生产,严重制约了高硅电工钢的广泛应用。各类金属材料中稀土元素微合金化的大量研究发现,添加稀土元素可引起合金组织结构、相变、力学和物理和化学性能等发生显著变化。针对高硅电工钢的脆性本质,本文提出采用稀土微合金化方法提高高硅电工钢塑性变形能力进而降低薄带的冷轧制备难度,主要研究了稀土元素在高硅电工钢中的键合性质和合金化效应,明确了稀土对高硅电工钢组织结构和力学性能影响的物理本质、稀土改善高硅电工钢变形能力的条件,探究了稀土在降低合金薄带轧制制备难度方面起到的作用与机制。基于密度泛函理论的第一性原理计算结果表明,稀土原子在高硅电工钢中的成键能级和成键轨道相似,与其他原子间存在显著的电子转移,从而引起键合性质的显著变化。其中,稀土 Y使部分Fe原子失去更多电子并转移给Y和其他原子,稀土 La、Ce则将电子显著转移给部分Fe、Si原子。随稀土含量增加,铸态试样在...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Improved cold rolling workability of warm rolled Fe?6.5wt%Si electrical steel with columnar grains by annealing[J]. Yuan-ke Mo,Zhi-hao Zhang,Jian-xin Xie,Hua-dong Fu,Hong-jiang Pan. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(11)
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[3]2014—2020年中国稀土战略储备量研究——基于动态规划法视角[J]. 颉茂华,果婕欣,杜凤莲. 资源与产业. 2014(04)
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[6]Influence of structure transition on plastic behaviors of iron based ordered alloys[J]. MAO WeiMin 1,2 & YANG Ping 2 1 State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2 Department of Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. Science China(Technological Sciences). 2012(10)
[7]Fe-6.5Si高硅钢冷轧薄板中DO3相的定量分析[J]. 王文强,毛卫民. 物理测试. 2012(03)
[8]稀土在铝和铝合金中应用的研究及进展[J]. 王会阳,安云岐,李承宇,晁兵. 稀土. 2012(01)
[9]稀土定价权缺失、理论机理及制度解释[J]. 宋文飞,李国平,韩先锋. 中国工业经济. 2011(10)
[10]难加工金属材料短流程高效制备加工技术研究进展[J]. 谢建新. 中国材料进展. 2010(11)
博士论文
[1]掺杂Ni-Mn-Sn基磁性记忆合金的马氏体相变与性能[D]. 张琨.哈尔滨理工大学 2019
[2]6.5%Si高硅钢大尺寸扁锭凝固机理及相、组织演变规律的研究[D]. 宋炜.北京科技大学 2017
[3]柱状晶组织Fe-6.5%Si电工钢温轧—冷轧加工工艺基础研究[D]. 莫远科.北京科技大学 2016
[4]Fe-6.5Si电工钢轧制带材再结晶组织和织构的形成机制与控制方法[D]. 潘洪江.北京科技大学 2016
[5]Fe-6.5wt%Si合金中有序相的形成规律及其对力学性能的影响[D]. 李慧.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]Gd掺杂Ti-V-Al轻质高温记忆合金组织结构与应变恢复特性[D]. 李斌.哈尔滨工业大学 2019
[2]稀土对Mn-RE系贝氏体钢相变动力学及组织的影响[D]. 谭起兵.贵州大学 2008
本文编号：2937005
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?Ｆｅ－Ｓｉ二元合金相图丨３６丨??Ｆｅ－Ｓｉ合金中晶体结构的大单胞如图１－２所示［２１，３７－３９］，由８个ｂｃｃ亚点阵??组?
?北京科技大学博士学位论文???（ａ）?（ｂ）???％ｅ＼ｉ??Ｔ￣Ｉ?Ｔ?＾Ｔ＊Ｄ?人，（’心??ｊ?．?ｉ？？ｆ．?￡］＇?＆?°??Ｄ〇３？＃＾ｚ＾ｐｆ（ｃ）??ｗ％！％ｉｒｌ?１?１＾４＾＾??＼ＺＪＳｙ—ｂ－－？—－｜—＜？?＜：?：ｈ—??＾！ｉｉｔ＾ｚｐ８?ＬＭｉＷ??图１－２?Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金的晶体结构丨２１，３７－３９丨：（ａ）?Ｆｅ－Ｓｉ合金大单胞；（ｂ）?Ｂ２结构单??胞；（ｃ）?Ｄ０３结构单胞??根据高桂电工钢实际的Ｓｉ含量（？１２．１４?ａｔ．％），即合金中Ｓｉ含量均远小??于Ｂ２?（ＦｅＳｉ）、Ｄ〇３?（Ｆｅ３Ｓｉ）结构中的Ｓｉ含量，可以判断合金中实际的晶体??结构和物相组成较为复杂。林均品等［１９】研宄了高硅电工钢中主要存在的晶体??结构，如表１－１所示，可见合金中存在多种有序结构，各结构衍射峰存在重??叠且有序相的特征峰（下划线标记位置）强度较低，此外，各Ｆｅ－Ｓｉ相无法??在一般的光学显微镜和电子显微镜下进行区分，需借助Ｘ射线衍射及ＴＥＭ??电子衍射等技术进行分辨［４＜３］，这些情况给高硅电工钢的晶体结构、特别是有??序结构的精确分析和定量带来了极大难度。为解决这一问题，李慧［４｜］应用单??峰拟合法、ＴＥＭ电子衍射积分强度法等进行了尝试，但分析结果也会显著受??到样品状态、测量条件等多种因素的限制和干扰，该问题目前尚无非常精确??和有效的解决方案。??表１－１高硅电工钢（Ｆｅ－６．５ｗｔ．％合金）的各种有序、无序结构ｘ射线特征Ｉ１９】??ｈｋｌ?１００?１１０?１１１?２００?２１１?２２０?３１１?２２２?４００?３３２?４２２??２０?（°）
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【参考文献】：
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[3]2014—2020年中国稀土战略储备量研究——基于动态规划法视角[J]. 颉茂华,果婕欣,杜凤莲. 资源与产业. 2014(04)
[4]Nb微合金化Fe14Si2高硅钢温轧板织构演变规律[J]. 杨琨,梁永锋,叶丰,林均品. 金属学报. 2013(11)
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[6]Influence of structure transition on plastic behaviors of iron based ordered alloys[J]. MAO WeiMin 1,2 & YANG Ping 2 1 State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2 Department of Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. Science China(Technological Sciences). 2012(10)
[7]Fe-6.5Si高硅钢冷轧薄板中DO3相的定量分析[J]. 王文强,毛卫民. 物理测试. 2012(03)
[8]稀土在铝和铝合金中应用的研究及进展[J]. 王会阳,安云岐,李承宇,晁兵. 稀土. 2012(01)
[9]稀土定价权缺失、理论机理及制度解释[J]. 宋文飞,李国平,韩先锋. 中国工业经济. 2011(10)
[10]难加工金属材料短流程高效制备加工技术研究进展[J]. 谢建新. 中国材料进展. 2010(11)
博士论文
[1]掺杂Ni-Mn-Sn基磁性记忆合金的马氏体相变与性能[D]. 张琨.哈尔滨理工大学 2019
[2]6.5%Si高硅钢大尺寸扁锭凝固机理及相、组织演变规律的研究[D]. 宋炜.北京科技大学 2017
[3]柱状晶组织Fe-6.5%Si电工钢温轧—冷轧加工工艺基础研究[D]. 莫远科.北京科技大学 2016
[4]Fe-6.5Si电工钢轧制带材再结晶组织和织构的形成机制与控制方法[D]. 潘洪江.北京科技大学 2016
[5]Fe-6.5wt%Si合金中有序相的形成规律及其对力学性能的影响[D]. 李慧.北京科技大学 2015
硕士论文
[1]Gd掺杂Ti-V-Al轻质高温记忆合金组织结构与应变恢复特性[D]. 李斌.哈尔滨工业大学 2019
[2]稀土对Mn-RE系贝氏体钢相变动力学及组织的影响[D]. 谭起兵.贵州大学 2008
本文编号：2937005
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