[發明專利]一種高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法

在審

• 申請號: 201711368387.6
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108044099A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 丁藝;羅豐華;張德敏;王翔;白云波;王俊峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F3/18;B22F3/17;B22F3/10;C22C38/02;C22C33/02
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1.一種高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)原材料粉末準備

采用-100目還原鐵粉，還原Fe粉中Fe≥98.5％，其余為Si、Mn、P、S及其他不可避免的雜質，采用-100目水霧化鐵粉，水霧化Fe粉中Fe≥99.0％，其余為Si、Mn、P、S及其他不可避免的雜質，將還原Fe粉和水霧化Fe粉按照4:6～6:4的比例配制，采用錐形混料機、V形混料機或滾筒式混料機混合形成工業純Fe粉基礎原料，混合時間為2～6h；

用粒徑≤3μm的單質Si粉，純度大于97％，主要含Fe、Al、Ca及其他不可避免的雜質；

(2)粉末混合

按照Fe-4.5～6.7％Si的比例，稱取預混好的Fe粉和Si粉；在惰性保護氣氛下采用低能量混合機混合；

(3)粉末熱鍛

采用模壓成型方法制備出方形壓坯，壓坯密度為6.39～6.56g/cm3；熱鍛前將模壓方坯在氮氣保護作用下加熱到960～1030℃，保溫2～4h，多次鍛造后終鍛溫度為860～930℃，壓坯接近全致密，密度達到6.82～7.14g/cm3；

(4)冷軋-燒結

將上述熱鍛板冷軋-燒結，逐步減薄，單道次壓下量≤8％，經多道次軋制到總壓下率達到30～50％后，再在燒結爐中于1080～1180℃保溫燒結0.5～2h，多次冷軋-燒結后，板料的厚度達到0.1～0.5mm，Si的合金化完成后，帶材密度提高到7.37～7.51g/cm3；

(5)全合金化高溫燒結

在1280～1350℃溫度范圍內真空或還原性保護氣氛燒結1～4h，在熱擴散的作用下，實現Si全合金化，形成單相合金，獲得均質高硅鋼，致密化燒結后板料的厚度為0.1～0.5mm，密度達到7.38～7.52g/cm3。

2.如權利要求1所述的高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于：粒徑≤3μm的單質硅粉由高能球磨或沖旋法獲取。

3.如權利要求1所述的高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于所述的低能量混合機是錐形混料機、V形混料機或滾筒式混料機。

4.如權利要求1所述的高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于：步驟(3)中制備出的方形壓坯，長、寬分別為100～300mm，高度為40～60mm，采用表面壓力為400～600MPa的壓力壓制；熱鍛后坯料的厚度為36～54mm，三點彎曲試驗表現出塑性，彎曲強度達到118～160MPa。

5.如權利要求1所述的高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于：混合時添纖維素、石蠟微粉或硬酯酸鋅非水溶性成形劑，成形劑的添加量總量不超過混合粉末總質量的0.8％，同時添加油脂和無水乙醇做鈍化劑，起鈍化Si粉、粘接Fe-Si粉、增強粉末流動性和壓坯強度的作用，鈍化劑的添加量總量不超過混合粉末總質量的2％。

6.如權利要求1所述的高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于：步驟(4)所述的支撐板采用鉬板、W板、耐熱鋼、剛玉或氧化鋯陶瓷板。

7.如權利要求1所述的高溫擴散燒結與粉末熱鍛制備高硅鋼帶材的方法，其特征在于：步驟(6)所述的高溫燒結時，疊合放置燒結板料，層間鋪設MgO粉，板料平鋪放置，在板料上放置平板重物，防止燒結過程中變形。