异步轧制取向硅钢织构的模拟研究

本文系统地阐述了异步轧制剪切变形条件下板材冷轧织构的模拟计算理论;采用矢量法根据实测的ＯＤＦ构造板材的原始组织、在假设临界滑移系开动几率均等的条件下,运用Ｔａｙｌｏｒ模型对取向硅钢的亚表层和中心层的冷轧织构进行电算模拟;在此基础上,对剪切变形条件一些轧制因素的影响进行了讨论。     

异步轧制下无取向硅钢的冷轧织构

研究了同步和异步轧制下无取向硅钢的冷轧织构及其沿层厚的分布特征.不同轧制方式下冷轧织构均主要由以{001}〈110〉为强点的α织构和强度相对较弱的γ织构组成,但异步轧制显著影响冷轧织构强度及其沿层厚的分布.异步轧制对表层和中间层织构强度的影响较1/4层大;异步轧制总体上减少α和γ织构,但增加{111}〈112〉组分.这表明冷轧过程引入异步轧制可为无取向硅钢的织构控制与优化开辟新的途径.     

3%Si无取向硅钢异步轧制织构的演变

对无取向硅钢常化态板材经过异步轧制,轧制速比为1.06,经过一次冷轧到0.5 mm厚,压下率为77.3%,并在保护气氛下进行再结晶退火,考察了异步冷轧织构和再结晶织构形成及演变.常化态板材的初始织构组分以{110}和{113}织构为主,异步冷轧织构主要是由α织构和γ织构组成,快慢辊侧的织构类型没有变化,但慢辊侧α织构和γ织构的取向密度明显高于快辊侧;再结晶退火后α织构取向密度明显减弱,而γ织构的变化主要是{111}〈110〉织构组分的取向密度减弱,{111}〈112〉织构组分的取向密度加强.     

再结晶退火温度对无取向硅钢织构和磁性能的影响

对冷轧及退火后无取向硅钢织构及磁性能的变化进行研究.借助电子背散射衍射(EBSD)技术测量退火试样的极图,计算取向分布函数(ODF)和织构组分的体积分数,并利用TYU-2000M磁性能测量仪测量试样的磁性能.结果表明,810、840、880 ℃下退火3 min后,试样的再结晶均充分完成,且晶粒随着退火温度的升高而长大;退火后,试样中首先显现{111}〈112〉织构组分,且随退火温度的升高呈增强趋势;退火温度继续升高时,{111}〈110〉织构组分增强,一次再结晶后材料中出现{111}面织构,导致试样的磁感应强度B50降低,同时由于晶粒的长大使得试样的铁损P15减小.     

大压下率冷轧无取向硅钢再结晶织构演变

研究了冷轧95%变形量无取向硅钢不同退火温度(710~1050℃)下再结晶织构特征.再结晶刚完成时(710℃退火),呈现强γ(｛111~)与弱｛114｝织构特征;随退火温度升高至900℃,γ明显减弱,｛114｝组分持续增强,形成典型的｛h,1,1｝织构;进一步升温至1050℃,再结晶织构不再发生明显变化.基于EBSD分析,｛114｝组分的持续强化可归因于其明显的尺寸优势以及较高频率的高能晶界(取向差角为20°~45°).     

半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变

测定了半工艺无取向电工钢热轧(终轧温度在Ar1以下)到成品各工序的织构,以取向分布函数(ODF)的形式对加临界变形的半工艺无取向硅钢的织构演变作了分析.发现其热轧板表层织构基本是典型的铁素体再结晶{111}组分,心部和1/4厚度处以铁素体剪切织构和轧制变形织构为主.冷轧变形后,心部和表层织构组分比较接近,{111}、{112}和{100}面织构都增加,但{111}组分增加最明显.软化退火后,{001}<110>与{112}<110>组分迅速降低,织构组分以γ纤维织构为主.通过增加临界变形,在最终去应力退火后,{111}不利面织构大量减少,高斯组分增加明显.Taylor因子可以表征不同取向晶粒对变形能的储存能力,从轧制变形时Taylor因子的分布可以解释该实验结果.     

无取向硅钢冲裁过程中的组织和织构演变

无取向硅钢是电机铁芯所需要的重要软磁材料。目前,生产过程中主要借助冲裁工艺制备电机铁芯的叠片。冲裁工艺会使得无取向硅钢的切割边缘产生形变,从而导致其织构发生演变,进而影响叠片的磁性能。本文旨在研究无取向硅钢冲裁边缘的塑性形变机制,组织及织构演变机理。为了方便研究,本文首先借助钝化模具制备了在冲裁边缘具备较宽变形区域的圆形样品。随后,沿板材轧制方向和横向在圆形样品的冲裁边缘分别选取了一个观测点,并借助电子背散射技术（EBSD）分析了两个观测点的形变机制,组织和织构演变。研究表明两个观测点的形变机制和组织演变相似。由于形变机制相同,样品冲裁边缘两个观测点的织构演变规律也相似。钝化模具使得样品冲裁边缘明显的分为无弯曲,连续弯曲和整体弯曲三个区域。无弯曲和连续弯曲区域的主要形变机制是位错滑移,这一机制促进了{221}纤维织构的形成。整体弯曲区域主要处于冲裁边缘的端部,该区域的形变机制包括位错滑移和微观剪切带的形成,其中微观剪切带的形成导致该区域的织构由原始{111}纤维织构发生向{110}纤维织构的转变。     

取向硅钢薄带形变再结晶组织及织构演变

利用背散射电子衍射微织构分析技术及X射线衍射织构分析技术,结合对取向硅钢薄带再结晶各阶段退火板磁性能的分析,系统研究了其形变再结晶过程中的组织及织构演变。结果表明,薄带内原始高斯晶粒取向发生绕TD轴向{111}<112>的转变,同时晶粒取向还表现出绕RD轴的附加转动,这种附加转动及其导致的表层微弱立方形变组织可为再结晶立方织构的形成提供核心。退火各阶段样品磁性能的变化对应了{110}-{100}<001>有益织构及其他织构的强弱转变以及再结晶晶粒不均匀程度的变化,综合织构类型及晶粒尺寸的变化推断发生了二次及三次再结晶过程。升温过程再结晶织构演变主要体现了织构诱发机制,也即与基体存在绕<001>轴取向关系的晶粒长大优势结合高斯织构的抑制效应发挥作用;而在高温长时间保温后三次再结晶过程,{110}低表面能诱发异常长大发挥主要作用使得最终得到锋锐的高斯织构。     

磁场退火对无取向硅钢再结晶织构和组织的影响

为了研究磁场退火对金属材料的再结晶织构和晶粒尺寸的影响,对冷轧无取向硅钢薄板进行了普通退火以及0.1,6和12 T下的磁场退火,磁场沿轧向施加.研究表明,磁场退火显著影响再结晶织构的取向密度和晶粒尺寸,且与磁感应强度成非线性关系.磁场退火增强有利的η(〈001〉∥RD)和{100}织构,减弱不利的γ(〈111〉∥ND)织构,该效应在6 T磁场下较显著;再结晶晶粒尺寸在6 T磁场退火时较大,普通及12T磁场退火时居中,0.1 T磁场退火时较小.从磁场降低晶界可动性和提供与取向相关的附加晶界迁移驱动力的角度,分析了磁场作用机制.     

磁场作用下取向硅钢薄带的再结晶织构

对由成品取向硅钢片经对称和非对称轧制获得的薄带进行普通与磁场退火,考察了磁场及非对称轧制对取向硅钢薄带初次再结晶织构的影响·发现磁场退火显著增加对称轧制薄带的再结晶Goss织构组分,减少非对称轧制薄带的Goss织构组分;非对称轧制在普通退火时增加Goss织构组分,而在磁场退火时使之明显减少·磁场的作用可以通过磁晶各向异性能和磁有序对晶界迁移的影响来解释·     

冷轧压下率对双辊铸轧硅钢形变和再结晶织构的影响

2.0 mm厚双辊铸轧Fe-2.8%Si-0.8%Al硅钢带坯进行直接冷轧和退火,研究了不同冷轧压下率样品的形变与再结晶织构特征.形变织构主要由α(110//RD),γ(111//ND)和λ(001//ND)纤维织构组分构成,其取向密度峰值分别位于{001}110,{111}110和{001}110~210.随压下率提高(40%~90%),各主要形变织构组分增强,压下率为60%时,剪切带特征最显著.再结晶织构包含Goss({110}001),Cube({001}100),λ,{113}361和{111}112等织构组分.随压下率提高,再结晶机制由剪切带形核主导转变为形变带和晶界形核主导,导致再结晶Goss组分减弱,而{113}361,Cube,λ以及{111}112再结晶织构组分增强.     

热处理参数对异步轧制硅钢极薄带三次再结晶的影响

采用常规和异步轧制分别将0 3mm厚的成品取向硅钢板冷轧到0 10mm以下,然后在不同气氛的热处理炉中进行三次再结晶高温退火,研究同步、异步轧制条件下,热处理工艺参数(退火温度、保温时间、退火气氛、升温速度)对取向硅钢极薄带的磁性能和三次再结晶行为的影响·结果表明,相同的工艺参数下,真空退火的硅钢极薄带的磁性能优于氢气处理的;退火温度越高,保温时间越长,升温速度越快,磁性能越好,三次再结晶发展得越完善·     

冷轧工艺对取向硅钢初次再结晶织构的影响

研究了取向硅钢制备过程中常见的两种冷轧工艺,主要研究了一阶段冷轧与两阶段冷轧+中间退火工艺对初次再结晶组织及织构的影响.结果表明:采用两阶段冷轧+中间退火工艺制备以Cu2S为主抑制剂的取向硅钢,其初次再结晶平均晶粒尺寸为181μm,高斯晶粒的体积分数为06%,迁移性强的重位点阵晶界(Σ5+Σ9)和高能晶界(20°~45°取向偏差角)所占比例分别为18%和504%.与一阶段冷轧工艺相比,其初次再结晶晶粒较细,且高斯晶核与特征晶界所占的比例较高,有利于高斯晶粒发生二次再结晶.     

高硅电工钢超薄带冷轧过程中的织构演变

采用轧制工艺制备了0.10 mm厚的6.5%Si高硅电工钢超薄带,并用X射线衍射技术对冷轧过程中的形变织构演变规律进行了研究,进而提出了分别有利于λ(100//ND,ND为轧面法线方向)和η(100//RD,RD为轧向)再结晶织构优化的形变织构控制方法.研究表明,50%~70%压下率有利于η再结晶织构优化,易于促进S=0.5层强η再结晶织构的形成.小于30%压下率和91%~97%压下率均有利于λ再结晶织构优化,其中30%的压下率更适合于二次冷轧法制备高硅钢超薄带时λ再结晶织构控制.