[發(fā)明專利]穩(wěn)恒磁場(chǎng)下粉末燒結(jié)法制備高硅硅鋼片的方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210150602.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN102658367A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘云波;湯聶韋;饒顯君;任維麗;雷作勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/16
• 分類號(hào): B22F3/16;H01F1/047;H01F1/08
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種穩(wěn)恒磁場(chǎng)下粉末燒結(jié)法制備高硅硅鋼片的方法及其裝置，屬于硅鋼制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硅鋼是電力和電訊工業(yè)用以制造發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、互感器、繼電器以及其它電器儀表的重要磁性材料^、，含硅量為6.5?%的高硅鋼磁致伸縮系數(shù)趨于零、磁導(dǎo)率最大、電阻率大，渦輪損耗小，是制作低噪音、低鐵損的理想鐵芯材料。然而由于硅含量的提高，硅鋼片的脆性增大，傳統(tǒng)的軋制方法難以加工，因此目前大批量生產(chǎn)的硅鋼片的硅含量大都在4?%以內(nèi)。在能源日益緊張的今天，尤其在高頻信息領(lǐng)域，高硅硅鋼片被重新考慮為普通硅鋼片的替代材料，6.5?%Si高硅硅鋼片制備工藝的研究對(duì)于節(jié)能減排具有十分深遠(yuǎn)的意義。

目前制備高硅硅鋼片的方法主要有傳統(tǒng)軋制法、快速凝固法和CVD法。自60年代以來，人們嘗試改進(jìn)傳統(tǒng)軋制法制備高硅鋼片，俄羅斯研制出一種把熱軋、溫軋、冷軋和相應(yīng)的熱處理相結(jié)合的三軋法工藝，這種工藝過程復(fù)雜、能量消耗大且成材率低，很難應(yīng)用于工業(yè)成產(chǎn)。快速凝固法是指利用急冷工藝生產(chǎn)出高硅鋼薄帶，但在尺寸和工藝可控性方面存在很大問題。CVD法以普通硅鋼片為基底，在鋼板表面與硅化物發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)使Si富集在硅鋼片上，再通過熱處理使Si擴(kuò)散到整個(gè)硅鋼板中從而制得高硅硅鋼，目前這是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)高硅鋼的制備方法，由日本NKK公司研制成功并投入生產(chǎn)。但是CVD法成本高、能耗高，采用的SiCl₄氣體是高腐蝕性氣體，存在嚴(yán)重的環(huán)保隱患，因此該技術(shù)受到很大的制約。

粉末燒結(jié)法制備高硅硅鋼片與傳統(tǒng)軋制法、CVD法相比，有易控制成分、可近終成型、耗能較低且工藝過程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。然而目前的粉末燒結(jié)工藝制得的硅鋼，其致密度偏低，磁性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于應(yīng)用要求，這也是目前粉末燒結(jié)法制備高硅硅鋼片未能廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的原因。如果能從粉末燒結(jié)的關(guān)鍵工藝上突破，在不顯著提高其成本的情況下有效提高硅鋼致密度，即能發(fā)揮粉末燒結(jié)工藝的優(yōu)勢(shì)，制備出致密度高、磁性能達(dá)到應(yīng)用要求的高硅硅鋼片。

取向硅鋼與無取向硅鋼相比，其磁性具有強(qiáng)烈的方向性，在易磁化方向上具有高磁導(dǎo)率與低損耗特性，主要應(yīng)用于變壓器的制造。根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，每年全國(guó)電力損耗占總發(fā)電量的6-10%，而變壓器中硅鋼片的鐵損損耗占輸配電系統(tǒng)總損耗的40%以上，因此提高變壓器用硅鋼片的磁性能對(duì)于節(jié)約能源意義重大。如果能通過一定工藝使得高硅硅鋼片具有一定取向度，則可以進(jìn)一步提高產(chǎn)品磁性能，而目前尚未有工藝制備出具有高取向度的6.5%高硅硅鋼片。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種粉末燒結(jié)工藝制備高致密度、高磁性能的含硅量6.5%高硅硅鋼片的方法，并且制得的硅鋼片具有一定取向度。

為達(dá)到上述要求，本發(fā)明構(gòu)思如下：

粉末燒結(jié)法制備高硅鋼片的主要問題在于硅鋼致密度無法達(dá)到應(yīng)用要求，而磁場(chǎng)經(jīng)常被用于材料加工的過程中以提高材料性能，作為一種潔凈的物理場(chǎng)，它既可以明顯影響材料加工過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程，同時(shí)又不會(huì)對(duì)材料引入污染。本發(fā)明在燒結(jié)過程中加入外加的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)對(duì)Fe-Si粉末壓坯的燒結(jié)致密化過程的促進(jìn)作用，獲得致密度高的6.5%Si高硅鋼。

同時(shí)硅鋼是一種鐵磁性材料，在其燒結(jié)過程中加入穩(wěn)恒磁場(chǎng)可以影響材料的晶粒生長(zhǎng)取向。<100>晶向是硅鋼的易磁化軸方向，此方向上的磁各向異性能最低，如果在燒結(jié)過程中加入穩(wěn)恒磁場(chǎng)，<100>晶向與磁場(chǎng)方向平行的晶粒有較低的磁各向異性能作為額外的晶界遷移驅(qū)動(dòng)力，促使該取向晶粒的總面積增加。硅鋼片在平行于燒結(jié)磁場(chǎng)方向上的<100>取向度的提高，導(dǎo)致硅鋼片在該方向上的磁化能比其它方向低，從而使得在這一方向上的磁性能得到提高，因此制得具有一定取向度的硅鋼。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種粉末燒結(jié)法制備6.5wt%Si高硅硅鋼片的方法，其特征是在燒結(jié)過程中加入穩(wěn)恒磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)對(duì)Fe-Si粉末壓坯的燒結(jié)致密化過程的影響，獲得致密度高的6.5wt%Si高硅硅鋼片，并使其易磁化軸沿磁場(chǎng)方向的取向度提高。