[發(fā)明專利]一種取向梯度高硅鋼復(fù)合板材的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711207132.1
• 申請(qǐng)日: 2017-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107931575A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姬帥;劉忠軍;劉艷明;韓靜濤;雷西虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué);江蘇云才材料有限公司
• 主分類號(hào): B22D19/16
• 分類號(hào): B22D19/16;C21D8/12
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬磁性材料制備加工技術(shù)領(lǐng)域，涉一種取向梯度高硅鋼復(fù)合板材的制備方法。

背景技術(shù)

高硅鋼一般也稱作高硅電工鋼，指的是硅元素含量高于3.5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的硅鐵合金。在該材料中隨著硅元素含量的增加，材料可表現(xiàn)出優(yōu)異的軟磁性能，如磁導(dǎo)率和電阻率升高、鐵損降低、磁致伸縮系數(shù)減小等；作為制造扼流線圈、高頻下的磁屏蔽用器件和高速高頻電機(jī)等設(shè)備用材料是十分適合的。

在室溫下高硅鋼合金即硬又脆，機(jī)械加工性能很差，在常規(guī)的軋制設(shè)備上難以加工成板材，而要獲得取向高硅鋼板材則更加困難。近幾十年來(lái)，科研人員一直大力投入到該合金板材的研發(fā)中。日本Takada等人采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備6.5wt％高硅鋼板材，該技術(shù)的原理是針對(duì)普通的硅鋼板表面采用SiCl₄氣體在密閉設(shè)備內(nèi)進(jìn)行滲硅處理，之后再對(duì)該合金板材進(jìn)行擴(kuò)散熱處理，該工藝可以改變擴(kuò)散熱處理的溫度和時(shí)間來(lái)控制擴(kuò)散程度，從而得到硅元素呈現(xiàn)梯度分布的板材。該技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，但環(huán)境污染嚴(yán)重、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。[Takada Y,et al.Commercial scale production of Fe-6.5wt.％Si sheet and its magnetic properties.Journal of Applied Physics,1988,64(10):5367-5369.]。北京科技大學(xué)林均品等通過(guò)定向凝固法制備高硅鋼的鑄坯，采用傳統(tǒng)熱軋并結(jié)合冷軋工藝制備6.5wt％高硅鋼的薄帶，通過(guò)冷軋后的薄帶板形良好，表面平整、具有金屬光澤，但該方法很難制備出硅元素呈現(xiàn)梯度分布的板材[林均品，等.6.5wt％Si高硅鋼冷軋薄板制備工藝、結(jié)構(gòu)和性能,前沿科學(xué),2007,2:13-26.]。韓靜濤等采用離心澆鑄三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合管為高硅鋼的坯料，采用熱軋并結(jié)合冷軋的方式制備出了厚度不等的高硅鋼板；但上述制備工藝中在熱軋前要對(duì)三層的復(fù)合管坯進(jìn)行破開(kāi)，而該坯料經(jīng)剖開(kāi)后為扇形，由于扇形的內(nèi)外壁寬度不同，經(jīng)過(guò)熱軋后復(fù)合板的上下面厚度不均勻，變形后要切邊，會(huì)導(dǎo)致一定程度的材料浪費(fèi)[韓靜濤等.一種高硅鋼板的短流程制備工藝.中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?01010541511.6，公開(kāi)日2011-03-16.]。日本有項(xiàng)專利中采用MnS或AlN作為抑制劑，并通過(guò)熱軋、溫軋和冷軋的工藝制備0.2mm的高硅鋼薄板，再經(jīng)過(guò)二次再結(jié)晶可以獲得(110)[001]織構(gòu)，但該方法難以制備梯度高硅鋼板材[Production of grain oriented high-Si silicon steel sheet,日本專利,JP63089622A]。中國(guó)有項(xiàng)專利，采用濺射沉積的方法在普通硅鋼板上制備一層硅鐵合金膜，再采用相同的方法制備一層AlN、TiN或MgO等薄層，結(jié)合軋制和熱處理，最后在其表面形成取向Fe/Si膜。但該方法缺點(diǎn)也十分明顯，制備的板材尺寸有限、基體表面的Fe/Si成份難以均勻，且該方法不利于工業(yè)化生產(chǎn)[一種高硅取向硅鋼薄板的制備方法,中國(guó)專利,CN100999822A.]。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種取向梯度高硅鋼復(fù)合板材的制備方法，從材料制備源頭克服高硅鋼塑性差難變形的缺陷，通過(guò)最后的冷軋工藝控制復(fù)合板的晶粒取向，從而簡(jiǎn)化制備加工流程，提高該材料的磁性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，

一種取向梯度高硅鋼復(fù)合板材的制備方法，包括以下步驟：

(a)芯層鑄坯：芯層的熔煉在真空電磁感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行，原料為硅元素含量3％普通硅鋼和硅元素含量為99.9％的工業(yè)硅塊，熔煉溫度在1550-1600℃之間，得到硅元素含量為10％-15％的芯層鑄坯溶液；

(b)包覆澆鑄：對(duì)步驟(a)中得到的芯層鑄坯溶液等冷卻后采用線切割切取具有一定尺寸的矩形塊，芯層的矩形塊在澆鑄模具中由墊片支撐處于懸空狀態(tài)，墊片材質(zhì)為普通硅鋼，在真空電磁感應(yīng)加熱爐中進(jìn)行包覆澆鑄，包覆原料為普通硅鋼，熔煉溫度在1500-1550℃之間；

(c)鍛壓：對(duì)步驟(b)中得到的復(fù)合板鑄坯進(jìn)行鍛壓，加熱溫度為1150-1200℃之間，保溫50-90min，鍛壓溫度為950-1150℃之間，壓下量為25-40％，鍛壓后復(fù)合板的額厚度不大于熱軋機(jī)的咬入上限；

(d)熱軋：對(duì)步驟(c)中的復(fù)合板進(jìn)行熱軋，加熱溫度1200-1250℃之間，保溫40-60min，熱軋溫度為900-1200℃之間，第一道次壓下量不小于50％；