Fe-6.5wt.%Si合金连续轧制工艺优化及变形机制研究
发布时间：2020-12-20 14:38
Fe-6.5wt.%Si合金（又称高硅电工钢）具有高磁导率、高电阻率、低铁损和几乎为零的磁致伸缩系数等优异的软磁性能,对于提高电器效率、节约能源以及降低设备噪音等具有重要意义。但是该合金中有序结构（B2和D03）的出现,导致其室温脆性和低的加工性能,严重制约了其在工业上的应用。本课题组已经通过逐步增塑法（铸造-锻造-热轧-温轧-冷轧）在实验室成功制备出0.05 mm厚的冷轧薄板。然而,由实验室水平进入中试应用（铸锭尺寸的放大和连续化轧制）的相关工艺探索和研究工作报道的较少,同时也缺乏对Fe-6.5wt.%Si合金变形机制的系统研究。基于逐步增塑法（铸造-锻造-热轧-温轧-冷轧）的工艺和理论研究,本文系统研究了 Fe-6.5wt.%Si合金在连续轧制工艺开发和优化过程中（包括大尺寸铸锭的铸造、免锻造直接热轧、带张力温轧、带张力冷轧和热处理等）的科学问题,并利用此理论指导工艺和生产实际。主要的研究结果如下:（1）优化了大尺寸铸锭的铸造工艺,制备了加工性良好的大尺寸铸锭。在缓慢冷却的炉冷条件下,得到了细小均匀、高等轴晶率的铸态组织,但是有序结构充分生成;在空冷条件下,获得了等轴晶比例低的粗晶...
【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】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?Ｆｅ－Ｓｉ合金的磁学特性与Ｓｉ含量的关系Ｉ１１??（ａ）磁致伸缩系数；（ｂ）饱和磁感应强度；（ｃ）最大磁导率；（ｄ）铁损??表２－１给出了?Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金与３ｗｔ．％Ｓｉ取向电工钢、３ｗｔ．°／〇Ｓｉ取??
?北京科技大学博士学位论文???能变差。??Ｓｈｉｎ等人？研究并总结了不同Ｓｉ含量硅钢的力学性能，如图２－２所示。??图２－２?（ａ）为不同Ｓｉ含量的断后伸长率，在室温（实心）和１５０?°Ｃ?（空心）??条件下，随着Ｓｉ含量的增加，合金的拉伸断后伸长率呈线性下降，常规铸造??和喷射成形方法制备的Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金热轧后室温塑性几乎为零。图２－２??（ｂ）显示了?Ｓｉ含量对硬度的影响，合金的硬度随着Ｓｉ含量的增加而增大，??其中Ｓｉ含量大于３ｗｔ．％时，硬度升高趋势更加明显。由此可以看出，当Ｓｉ含??量升高到６．５ｗｔ．％时，合金变得既硬又脆，难以进行加工。??（Ｗｔ％）??（Ｖ??…、１〇〇Ｑ?，?Ｉ?．?＾?－１?，?ｆ?．?５?６??（ａ厂□?ａｓ?ｈｏｔ?ｒｏｌｌｅｄ?〇?ｈｏｍｏ－８５０°Ｃ－ｉｃｅ?ｂｒｉｎｅ?ｖ＾／?［?？＂?ａｓ＊ｃａｓｔ?（ＳＣ）￣￣＇?＇?＇?＇?＇?＇?＇?％?＾?？??２０?＾?３５０?Ｎ?ａｓ?ｈｏｔ?．ｏｉｌｅｄ?＼??Ａ?□?．?Ｓ?３００?１〇〇〇〇Ｃ－〇ｉｌ?？??１５?〇口?□?＿?ｐ?２５。Ｉ＂?▲?ｈｏｍｏ－ｌＯＣＫＰＯｏｉｌ?Ｘ?」??〇?２００?？?ｆ＊〇ｎＫ）－８５０°Ｃ－ｉｃｅ?ｂｒｉｎｅ?：??ＴＯ?１０?■謹?口?ｃ／｝?＼?ｍ?ｒｏｆｅｒｏｎｃａ?ｄａｔａ?［９］??０????．．．?Ｉ?．．．．?１?．．．．?Ｉ?＾?．?ｉ?，?．?■?■＊?〇?Ｌ＿．＿Ｉ＿＿Ｉ＿＿Ｉ＿Ｉ＿＿！＿Ｉ＿＿Ｌ?．?１?．?１?．?Ｉ?．?Ｉ?■?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．＇??３．５?４．０?４．５?５．０?５
?Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金连续轧制工艺优化及变形机制研宄???Ｓｉ?（ｗｔ％）??６?６．５?７?８?９??９００?．?／?／．??Ａ２?／?／??ｉ?＾．?／?Ａ??６００?．?／?／?Ｂ２＋Ｄ０，?＼?＊??ｉ?！?＇??／?；??１０?１１?１２?１３?１４?１５?１６?１７??Ｓｉ?（ａｔ％）??图２－３Ｆｅ－Ｓｉ合金局部相图Ｉ１，１５，叫??无序的Ａ２相为ＢＣＣ结构，在每个阵点处Ｆｅ原子和Ｓｉ原子随机分布。??而在有序相区，Ｆｅ原子和Ｓｉ原子排列趋于形成一定的相关性，出现了原子的??概率占位，使得晶格的排列呈现周期性的规律。??图２－４为Ｄ０３有序结构的点阵排列，该点阵由四个面心立方亚点阵（图??中所示的Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ）所构成［２２］。??对于含Ｓｉ量为２５ａｔ．％的Ｆｅ－Ｓｉ合金，Ａ、Ｃ和Ｄ位置由Ｆｅ原子占据，Ｂ??位置由Ｓｉ原子占据。其中Ａ、Ｃ位置Ｆｅ原子具有四面体对称性，最近邻原??子是四个Ｆｅ原子和四个Ｓｉ原子。Ｄ位置的Ｆｅ原子具有立方体对称性，最近??邻的原子是八个Ｆｅ原子。??当Ｓｉ含量偏离２５ａｔ．％时：如果在Ａ、Ｃ和Ｄ位置上存在Ｆｅ原子的可能??性（分别对应ｒＡ、ｒｃ和ｍ）是相同的，但与在Ｂ位置存在Ｓｉ原子可能性（ｒＢ）??不相等（即ｒＡ＝ｒｃ＝ｒＤ矣ｒＢ），则是ＤＯ３有序结构；如果Ｂ位置的Ｓｉ原子和Ｄ??位置的Ｆｅ原子随机的混合（ｒＡ＝ｒｃ，ｒＢ＝ＴＤ及ｒＡ＃ｒＢ），是Ｂ２有序结构；如果??ｒＡ＝ｒＢ＝ｒｃ＝ｒ〇，是?ＢＣＣ?无序结构。??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evolution of Microstructure and Ordering in Rolling Process of Fe-6. 5 mass% Si Alloy[J]. Hui LI,Yong-feng LIANG,Feng YE. Journal of Iron and Steel Research(International). 2016(05)
[2]有序度与残余应力对Fe-6.5%Si合金塑性变形性能的影响[J]. 付华栋,莫远科,张志豪,谢建新. 材料热处理学报. 2016(01)
[3]高硅钢近柱状晶初始组织的形变、再结晶行为及磁性能[J]. 刘璐,张宁,杨平,秦镜,毛卫民,叶丰. 工程科学学报. 2015(07)
[4]热处理对Fe-6.5wt%Si合金冷轧薄板组织及磁性能的影响[J]. 梁永锋,林均品,叶丰,王艳丽,张来启,陈国良. 材料热处理学报. 2009(02)
[5]基于正电子湮没寿命谱研究Fe-6.5wt.%Si合金中热空位的生成[J]. 韦晓,王艳丽,梁永锋,叶丰,林均品,陈国良,李卓昕,王宝义. 南京大学学报(自然科学版). 2009(02)
[6]粉末轧制法制备Fe-6.5%Si硅钢片的研究[J]. 员文杰,沈强,张联盟. 粉末冶金技术. 2007(01)
[7]采用显微硬度压痕法测量微区残余应力[J]. 陈超,潘春旭,傅强. 机械工程材料. 2007(01)
[8]铸件定向凝固微观组织模拟[J]. 孙勇,赵维民,胡爱文,刘丽丽. 铸造技术. 2005(10)
[9]新软磁材料和新磁心结构在电子变压器中的应用[J]. 徐泽玮. 金属功能材料. 2005(01)
[10]定向凝固技术的发展[J]. 周振平,李荣德. 中国铸造装备与技术. 2003(02)
博士论文
[1]中高频用电工钢织构优化原理及工艺探索[D]. 梁瑞洋.北京科技大学 2018
[2]基于薄带连铸工艺的无取向6.5 wt.% Si钢组织、织构及磁性能研究[D]. 李昊泽.东北大学 2016
[3]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
本文编号：2928041
【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】：161 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?Ｆｅ－Ｓｉ合金的磁学特性与Ｓｉ含量的关系Ｉ１１??（ａ）磁致伸缩系数；（ｂ）饱和磁感应强度；（ｃ）最大磁导率；（ｄ）铁损??表２－１给出了?Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金与３ｗｔ．％Ｓｉ取向电工钢、３ｗｔ．°／〇Ｓｉ取??
?北京科技大学博士学位论文???能变差。??Ｓｈｉｎ等人？研究并总结了不同Ｓｉ含量硅钢的力学性能，如图２－２所示。??图２－２?（ａ）为不同Ｓｉ含量的断后伸长率，在室温（实心）和１５０?°Ｃ?（空心）??条件下，随着Ｓｉ含量的增加，合金的拉伸断后伸长率呈线性下降，常规铸造??和喷射成形方法制备的Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金热轧后室温塑性几乎为零。图２－２??（ｂ）显示了?Ｓｉ含量对硬度的影响，合金的硬度随着Ｓｉ含量的增加而增大，??其中Ｓｉ含量大于３ｗｔ．％时，硬度升高趋势更加明显。由此可以看出，当Ｓｉ含??量升高到６．５ｗｔ．％时，合金变得既硬又脆，难以进行加工。??（Ｗｔ％）??（Ｖ??…、１〇〇Ｑ?，?Ｉ?．?＾?－１?，?ｆ?．?５?６??（ａ厂□?ａｓ?ｈｏｔ?ｒｏｌｌｅｄ?〇?ｈｏｍｏ－８５０°Ｃ－ｉｃｅ?ｂｒｉｎｅ?ｖ＾／?［?？＂?ａｓ＊ｃａｓｔ?（ＳＣ）￣￣＇?＇?＇?＇?＇?＇?＇?％?＾?？??２０?＾?３５０?Ｎ?ａｓ?ｈｏｔ?．ｏｉｌｅｄ?＼??Ａ?□?．?Ｓ?３００?１〇〇〇〇Ｃ－〇ｉｌ?？??１５?〇口?□?＿?ｐ?２５。Ｉ＂?▲?ｈｏｍｏ－ｌＯＣＫＰＯｏｉｌ?Ｘ?」??〇?２００?？?ｆ＊〇ｎＫ）－８５０°Ｃ－ｉｃｅ?ｂｒｉｎｅ?：??ＴＯ?１０?■謹?口?ｃ／｝?＼?ｍ?ｒｏｆｅｒｏｎｃａ?ｄａｔａ?［９］??０????．．．?Ｉ?．．．．?１?．．．．?Ｉ?＾?．?ｉ?，?．?■?■＊?〇?Ｌ＿．＿Ｉ＿＿Ｉ＿＿Ｉ＿Ｉ＿＿！＿Ｉ＿＿Ｌ?．?１?．?１?．?Ｉ?．?Ｉ?■?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．＇??３．５?４．０?４．５?５．０?５
?Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金连续轧制工艺优化及变形机制研宄???Ｓｉ?（ｗｔ％）??６?６．５?７?８?９??９００?．?／?／．??Ａ２?／?／??ｉ?＾．?／?Ａ??６００?．?／?／?Ｂ２＋Ｄ０，?＼?＊??ｉ?！?＇??／?；??１０?１１?１２?１３?１４?１５?１６?１７??Ｓｉ?（ａｔ％）??图２－３Ｆｅ－Ｓｉ合金局部相图Ｉ１，１５，叫??无序的Ａ２相为ＢＣＣ结构，在每个阵点处Ｆｅ原子和Ｓｉ原子随机分布。??而在有序相区，Ｆｅ原子和Ｓｉ原子排列趋于形成一定的相关性，出现了原子的??概率占位，使得晶格的排列呈现周期性的规律。??图２－４为Ｄ０３有序结构的点阵排列，该点阵由四个面心立方亚点阵（图??中所示的Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ）所构成［２２］。??对于含Ｓｉ量为２５ａｔ．％的Ｆｅ－Ｓｉ合金，Ａ、Ｃ和Ｄ位置由Ｆｅ原子占据，Ｂ??位置由Ｓｉ原子占据。其中Ａ、Ｃ位置Ｆｅ原子具有四面体对称性，最近邻原??子是四个Ｆｅ原子和四个Ｓｉ原子。Ｄ位置的Ｆｅ原子具有立方体对称性，最近??邻的原子是八个Ｆｅ原子。??当Ｓｉ含量偏离２５ａｔ．％时：如果在Ａ、Ｃ和Ｄ位置上存在Ｆｅ原子的可能??性（分别对应ｒＡ、ｒｃ和ｍ）是相同的，但与在Ｂ位置存在Ｓｉ原子可能性（ｒＢ）??不相等（即ｒＡ＝ｒｃ＝ｒＤ矣ｒＢ），则是ＤＯ３有序结构；如果Ｂ位置的Ｓｉ原子和Ｄ??位置的Ｆｅ原子随机的混合（ｒＡ＝ｒｃ，ｒＢ＝ＴＤ及ｒＡ＃ｒＢ），是Ｂ２有序结构；如果??ｒＡ＝ｒＢ＝ｒｃ＝ｒ〇，是?ＢＣＣ?无序结构。??－６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Evolution of Microstructure and Ordering in Rolling Process of Fe-6. 5 mass% Si Alloy[J]. Hui LI,Yong-feng LIANG,Feng YE. Journal of Iron and Steel Research(International). 2016(05)
[2]有序度与残余应力对Fe-6.5%Si合金塑性变形性能的影响[J]. 付华栋,莫远科,张志豪,谢建新. 材料热处理学报. 2016(01)
[3]高硅钢近柱状晶初始组织的形变、再结晶行为及磁性能[J]. 刘璐,张宁,杨平,秦镜,毛卫民,叶丰. 工程科学学报. 2015(07)
[4]热处理对Fe-6.5wt%Si合金冷轧薄板组织及磁性能的影响[J]. 梁永锋,林均品,叶丰,王艳丽,张来启,陈国良. 材料热处理学报. 2009(02)
[5]基于正电子湮没寿命谱研究Fe-6.5wt.%Si合金中热空位的生成[J]. 韦晓,王艳丽,梁永锋,叶丰,林均品,陈国良,李卓昕,王宝义. 南京大学学报(自然科学版). 2009(02)
[6]粉末轧制法制备Fe-6.5%Si硅钢片的研究[J]. 员文杰,沈强,张联盟. 粉末冶金技术. 2007(01)
[7]采用显微硬度压痕法测量微区残余应力[J]. 陈超,潘春旭,傅强. 机械工程材料. 2007(01)
[8]铸件定向凝固微观组织模拟[J]. 孙勇,赵维民,胡爱文,刘丽丽. 铸造技术. 2005(10)
[9]新软磁材料和新磁心结构在电子变压器中的应用[J]. 徐泽玮. 金属功能材料. 2005(01)
[10]定向凝固技术的发展[J]. 周振平,李荣德. 中国铸造装备与技术. 2003(02)
博士论文
[1]中高频用电工钢织构优化原理及工艺探索[D]. 梁瑞洋.北京科技大学 2018
[2]基于薄带连铸工艺的无取向6.5 wt.% Si钢组织、织构及磁性能研究[D]. 李昊泽.东北大学 2016
[3]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
本文编号：2928041
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2928041.html
