鈮對(duì)3%Si取向硅鋼析出物和織構(gòu)的影響

鈮對(duì)3%Si取向硅鋼析出物和織構(gòu)的影響取向硅鋼是應(yīng)用于電力系統(tǒng)的變壓器中的功能材料,其性能對(duì)電力系統(tǒng)的能量損耗有著重要影響。取向硅鋼中存在著較強(qiáng)的Goss織構(gòu)（{110}<001>織構(gòu)）,因此在<001>方向上有最優(yōu)的磁性能。但取向硅鋼生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜,目前為止對(duì)其抑制劑和二次再結(jié)晶的作用機(jī)理尚不明確,制約了其工藝的簡化和可靠性的提升。與此同時(shí),在目前取向硅鋼性能已經(jīng)接近材料極限的背景下,采用節(jié)能環(huán)保而且經(jīng)濟(jì)的低溫鑄坯再加熱技術(shù)來生產(chǎn)磁性能優(yōu)良穩(wěn)定的取向硅鋼,是目前世界上重要硅鋼生產(chǎn)商的主要方向。為了進(jìn)一步簡化生產(chǎn)工藝,降低鑄坯再加熱溫度,穩(wěn)定產(chǎn)品性能,本研究提出采用Nb作為取向硅鋼的抑制劑形成元素,系統(tǒng)地研究了含鈮取向硅鋼從熱軋,常化,冷軋到脫碳退火前后,析出物和組織織構(gòu)的演變。并與傳統(tǒng)取向硅鋼進(jìn)行橫向?qū)Ρ取＞唧w的研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:（1）對(duì)兩種試樣熱軋后的析出物和組織以及織構(gòu)進(jìn)行了研究。傳統(tǒng)取向硅鋼熱軋后,其抑制劑析出比例很低,粒子尺寸粗大且分布稀少,單位面積數(shù)量僅為1.09×10⁵/mm²,平均直徑為60.1nm。主要成分以MnS和少量MnS與AlN的復(fù)合析出物為主。常化后,傳統(tǒng)取向硅鋼析出了部分細(xì)小的抑制劑,數(shù)量大大增加,單位面積數(shù)量為4.21×10⁶/mm²,平均直徑為64.3nm。傳統(tǒng)取向硅鋼在熱軋后織構(gòu)主要有{110}<001>,{112}<111>和{001}<100>織構(gòu),而且初始Goss晶粒含量比較高。而2#試樣熱軋板有一定的γ線織構(gòu),{110}<001>,{111}<112>以及{110}<112>織構(gòu),強(qiáng)度在3到4之間。（2）對(duì)兩種試樣?；蟮奈龀鑫锖徒M織以及織構(gòu)進(jìn)行了研究。含鈮取向硅鋼熱軋后,其抑制劑析出比例較高,粒子尺寸細(xì)小且彌散分布,單位面積數(shù)量為3.8×10⁷/mm²,平均直徑為34.1nm。主要成分是Nb（C,N）。常化后,含鈮取向硅鋼中的抑制劑部分重新固溶,抑制劑數(shù)量有所減少,單位面積數(shù)量為9.08×10⁶/mm²,平均直徑為67.5nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明含鈮取向硅鋼在熱軋后抑制劑析出比例已經(jīng)足夠大,可以省略?；に?。?；?傳統(tǒng)取向硅鋼主要織構(gòu)為{111}<112>和{111}<110>織構(gòu),而2#試樣的?；逯饕棙?gòu)是{111}<112>,{001}<100>織構(gòu)。兩個(gè)試樣的γ線織構(gòu)強(qiáng)度都在2到3之間,常化導(dǎo)致的晶粒長大對(duì)織構(gòu)有一定的弱化效果。（3）標(biāo)定含鈮取向硅鋼中析出物的晶格常數(shù),證明其化學(xué)成分。對(duì)Nb（C,N）的晶格常數(shù)研究發(fā)現(xiàn),?；癗b（C,N）晶格常數(shù)約為4.456?,對(duì)應(yīng)Nb（C,N）的碳氮原子比例是Nb(C_0.85,N_0.15)。而?；驨b（C,N）的晶格常數(shù)約為4.431?,對(duì)應(yīng)Nb（C,N）的碳氮原子比例是Nb(C_0.71,N_0.29)。根據(jù)Nb（C,N）碳氮原子比與其析出溫度之間的關(guān)系,熱軋板中的Nb（C,N）析出溫度相對(duì)較低,可能是因?yàn)椴糠諲b（C,N）在熱軋到卷取之間的冷卻階段析出。調(diào)整含鈮取向硅鋼的熱軋后冷卻條件,可以優(yōu)化Nb（C,N）的析出,從而省略?；に?。（4）對(duì)滲氮后傳統(tǒng)取向硅鋼中的析出物進(jìn)行了研究。滲氮后,傳統(tǒng)取向硅鋼中的抑制劑粒子數(shù)量進(jìn)一步增加,但表層和中心部分的粒子分布不均勻。滲氮后表面析出物平均尺寸為35.97nm,單位面積數(shù)量為5.57×10⁷/mm²,中心層析出物平均尺寸為46.85nm,單位面積數(shù)量為1.32×10⁷/mm²。滲氮使傳統(tǒng)取向硅鋼的抑制劑達(dá)到了最高水平,其尺寸和單位面積數(shù)量與熱軋后的Nb（C,N）在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。（5）對(duì)初次再結(jié)晶后的組織和織構(gòu)進(jìn)行了研究。初次再結(jié)晶后,傳統(tǒng)取向硅鋼中不均勻的抑制劑粒子分布導(dǎo)致再結(jié)晶晶粒在厚度方向上尺寸分布不均勻。中心層晶粒平均尺寸為18.53μm,表層晶粒平均尺寸為6.47μm,所有晶粒平均尺寸為11.56μm。而含鈮取向硅鋼抑制劑分布均勻,其晶粒尺寸在厚度方