高硅電工鋼（Fe-6.5wt.%Si合金）具有高磁導率、低鐵損和磁致伸縮系數(shù)近于零等優(yōu)異的磁性能,是制造高頻電器、節(jié)能變壓器和電動汽車等的理想軟磁材料。然而,高硅電工鋼的脆性大、冷加工變形困難,難以采用常規(guī)的鑄造-軋制工藝進行薄帶的工業(yè)化生產(chǎn),嚴重制約了高硅電工鋼的廣泛應用。各類金屬材料中稀土元素微合金化的大量研究發(fā)現(xiàn),添加稀土元素可引起合金組織結(jié)構(gòu)、相變、力學和物理和化學性能等發(fā)生顯著變化。針對高硅電工鋼的脆性本質(zhì),本文提出采用稀土微合金化方法提高高硅電工鋼塑性變形能力進而降低薄帶的冷軋制備難度,主要研究了稀土元素在高硅電工鋼中的鍵合性質(zhì)和合金化效應,明確了稀土對高硅電工鋼組織結(jié)構(gòu)和力學性能影響的物理本質(zhì)、稀土改善高硅電工鋼變形能力的條件,探究了稀土在降低合金薄帶軋制制備難度方面起到的作用與機制�；诿芏确汉碚摰牡谝恍栽碛嬎憬Y(jié)果表明,稀土原子在高硅電工鋼中的成鍵能級和成鍵軌道相似,與其他原子間存在顯著的電子轉(zhuǎn)移,從而引起鍵合性質(zhì)的顯著變化。其中,稀土 Y使部分Fe原子失去更多電子并轉(zhuǎn)移給Y和其他原子,稀土 La、Ce則將電子顯著轉(zhuǎn)移給部分Fe、Si原子。隨稀土含量增加,鑄態(tài)試樣在... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｆｅ－Ｓｉ二元合金相圖丨３６丨??Ｆｅ－Ｓｉ合金中晶體結(jié)構(gòu)的大單胞如圖１－２所示［２１，３７－３９］，由８個ｂｃｃ亞點陣??組?

?北京科技大學博士學位論文???（ａ）?（ｂ）???％ｅ＼ｉ??Ｔ￣Ｉ?Ｔ?＾Ｔ＊Ｄ?人，（’心??ｊ?．?ｉ？？ｆ．?￡］＇?＆?°??Ｄ〇３？＃＾ｚ＾ｐｆ（ｃ）??ｗ％！％ｉｒｌ?１?１＾４＾＾??＼ＺＪＳｙ—ｂ－－？—－｜—＜？?＜：?：ｈ—??＾�。椋椋簦蓿穑�?ＬＭｉＷ??圖１－２?Ｆｅ－６．５ｗｔ．％Ｓｉ合金的晶體結(jié)構(gòu)丨２１，３７－３９丨：（ａ）?Ｆｅ－Ｓｉ合金大單胞；（ｂ）?Ｂ２結(jié)構(gòu)單??胞；（ｃ）?Ｄ０３結(jié)構(gòu)單胞??根據(jù)高桂電工鋼實際的Ｓｉ含量（？１２．１４?ａｔ．％），即合金中Ｓｉ含量均遠小??于Ｂ２?（ＦｅＳｉ）、Ｄ〇３?（Ｆｅ３Ｓｉ）結(jié)構(gòu)中的Ｓｉ含量，可以判斷合金中實際的晶體??結(jié)構(gòu)和物相組成較為復雜。林均品等［１９】研宄了高硅電工鋼中主要存在的晶體??結(jié)構(gòu)，如表１－１所示，可見合金中存在多種有序結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)衍射峰存在重??疊且有序相的特征峰（下劃線標記位置）強度較低，此外，各Ｆｅ－Ｓｉ相無法??在一般的光學顯微鏡和電子顯微鏡下進行區(qū)分，需借助Ｘ射線衍射及ＴＥＭ??電子衍射等技術(shù)進行分辨［４＜３］，這些情況給高硅電工鋼的晶體結(jié)構(gòu)、特別是有??序結(jié)構(gòu)的精確分析和定量帶來了極大難度。為解決這一問題，李慧［４｜］應用單??峰擬合法、ＴＥＭ電子衍射積分強度法等進行了嘗試，但分析結(jié)果也會顯著受??到樣品狀態(tài)、測量條件等多種因素的限制和干擾，該問題目前尚無非常精確??和有效的解決方案。??表１－１高硅電工鋼（Ｆｅ－６．５ｗｔ．％合金）的各種有序、無序結(jié)構(gòu)ｘ射線特征Ｉ１９】??ｈｋｌ?１００?１１０?１１１?２００?２１１?２２０?３１１?２２２?４００?３３２?４２２??２０?（°）

?北京科技大學博士學位論文???ｙ＾Ｖａ）｜?翁?３［?＾??Ｐ：：?＾?＼?｜ｉ２＇?／??ＩＩ?〇：?Ｖ??ｕ?＿２?｜?１?Ｉ?（??ｘ?ｎ?Ｉ?｜?｜?１???２?３４５６７?＾Ｕ２?３４５６７??Ｓｉ?（ｗｔ．％）?＾?Ｓｉ?（ｗｔ．％）??ｆ７〇｜一￣￣?＾￣｜?ｇ?８〇｜?Ｐｌ／４０ｋ?（ｄ）??ｉ６０＇?＼?Ｉ＂＂＂??ｃｃ?５〇－?ｘ°?＾?４〇－??＾?＾Ｐ＿?＾—么??＾?４０?￣?ｏ＾ｋ?ｐ?２０?￣?？—〇—〇￣—〇??＾?３〇ｌ?１?１?１?１??〇??ｉ?ｉ?■?■?ｉ??２?３?４?５?６?７?２?３?４?５?６?７?８??Ｓｉ?（ｗｔ．％）?Ｓｉ?（ｗｔ．％）??圖１－３電工鋼磁性能隨Ｓｉ含置的變化（ａ）磁致伸縮系數(shù)＆?（ｂ）最大磁導率Ｍｉｎ；??（ｃ）鐵損Ｐ１／ｌｋ；?（ｄ）在高頻率（２０￣４０ｋＨｚ）條件下的鐵損??表１－２Ｗ給出了?ＣＶＤ法制備的含６．５ｗｔ．％Ｓｉ的高硅電工鋼與含３ｗｔ．％Ｓｉ??的普通電工鋼的磁性能，可見，在板厚相同的條件下，高頻下高硅電工鋼的??鐵損明顯小于普通電工鋼的鐵損；高硅電工鋼的磁致伸縮系數(shù)約為３ｗｔ．％Ｓｉ??無取向電工鋼的１／７８，為３ｗｔ．％Ｓｉ取向電工鋼的１／８。即與普通電工鋼相比，??高硅電工鋼在實現(xiàn)降低鐵損和噪聲方面，特別是在高頻工作條件下具備明顯??優(yōu)勢。??－１５－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Improved cold rolling workability of warm rolled Fe?6.5wt%Si electrical steel with columnar grains by annealing[J]. Yuan-ke Mo,Zhi-hao Zhang,Jian-xin Xie,Hua-dong Fu,Hong-jiang Pan.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(11)
[2]Cr,Mo,Ni在α-Fe（C）中占位、鍵合性質(zhì)及合金化效應的第一性原理研究[J]. 文平,李春福,趙毅,張鳳春,童麗華.  物理學報. 2014(19)
[3]2014—2020年中國稀土戰(zhàn)略儲備量研究——基于動態(tài)規(guī)劃法視角[J]. 頡茂華,果婕欣,杜鳳蓮.  資源與產(chǎn)業(yè). 2014(04)
[4]Nb微合金化Fe14Si2高硅鋼溫軋板織構(gòu)演變規(guī)律[J]. 楊琨,梁永鋒,葉豐,林均品.  金屬學報. 2013(11)
[5]稀土在鋼中應用與研究新進展[J]. 李春龍.  稀土. 2013(03)
[6]Influence of structure transition on plastic behaviors of iron based ordered alloys[J]. MAO WeiMin 1,2 & YANG Ping 2 1 State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;2 Department of Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China.  Science China(Technological Sciences). 2012(10)
[7]Fe-6.5Si高硅鋼冷軋薄板中DO3相的定量分析[J]. 王文強,毛衛(wèi)民.  物理測試. 2012(03)
[8]稀土在鋁和鋁合金中應用的研究及進展[J]. 王會陽,安云岐,李承宇,晁兵.  稀土. 2012(01)
[9]稀土定價權(quán)缺失、理論機理及制度解釋[J]. 宋文飛,李國平,韓先鋒.  中國工業(yè)經(jīng)濟. 2011(10)
[10]難加工金屬材料短流程高效制備加工技術(shù)研究進展[J]. 謝建新.  中國材料進展. 2010(11)

博士論文
[1]摻雜Ni-Mn-Sn基磁性記憶合金的馬氏體相變與性能[D]. 張琨.哈爾濱理工大學 2019
[2]6.5%Si高硅鋼大尺寸扁錠凝固機理及相、組織演變規(guī)律的研究[D]. 宋煒.北京科技大學 2017
[3]柱狀晶組織Fe-6.5%Si電工鋼溫軋—冷軋加工工藝基礎(chǔ)研究[D]. 莫遠科.北京科技大學 2016
[4]Fe-6.5Si電工鋼軋制帶材再結(jié)晶組織和織構(gòu)的形成機制與控制方法[D]. 潘洪江.北京科技大學 2016
[5]Fe-6.5wt%Si合金中有序相的形成規(guī)律及其對力學性能的影響[D]. 李慧.北京科技大學 2015

碩士論文
[1]Gd摻雜Ti-V-Al輕質(zhì)高溫記憶合金組織結(jié)構(gòu)與應變恢復特性[D]. 李斌.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]稀土對Mn-RE系貝氏體鋼相變動力學及組織的影響[D]. 譚起兵.貴州大學 2008



本文編號：2937005