【摘要】：基于物理氣相沉積(PVD)之直流磁控濺射鍍膜技術(shù)在低硅鋼薄板雙面共沉積富Si膜,然后高溫真空擴(kuò)散處理使Si滲入低硅鋼基體,提高基體含Si量。以沉積Fe5Si3膜+1 180℃×1h擴(kuò)散為1回合增Si處理,研究了多回合循環(huán)增Si處理過(guò)程硅鋼基體組織結(jié)構(gòu)與性能的演化機(jī)理。采用光學(xué)顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行了金相分析,采用掃描電鏡(SEM)觀察了樣品的微觀組織形貌,并用能譜分析儀(EDS)進(jìn)行成分分析。用X射線衍射儀(XRD)和透射電鏡(TEM)表征了樣品的結(jié)構(gòu)特征。經(jīng)過(guò)4回合循環(huán)增Si處理可將0.35mm厚低硅鋼基體含Si量由3%提高到6.5%,且沿厚度方向Si濃度分布均勻。相比于初始態(tài)低硅鋼基片,PVD法制成6.5%Si高硅鋼中高頻鐵損值降低40%~50%。
【圖文】：

經(jīng)多回合增Ｓｉ處理后沿基體橫截面的Ｓｉ濃度分布。圖２中符號(hào)為測(cè)試值，點(diǎn)劃線為平均值。由圖２可見(jiàn)，每回合增Ｓｉ處理后Ｓｉ濃度均呈現(xiàn)沿截面均勻分布的特征，而隨著循環(huán)處理回合數(shù)的增加，基片Ｓｉ濃度平均值依次由３％增加到４．１％，５％，５．８％，第４回合處理后Ｓｉ濃度達(dá)到６．５％。在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過(guò)５回合循環(huán)增Ｓｉ處理，含Ｓｉ量提高到７．２％（圖中未畫出），說(shuō)明多回合循環(huán)增Ｓｉ處理完全可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)Ｓｉ成分的調(diào)控。圖２０．３５ｍｍ厚低硅鋼４次循環(huán)增Ｓｉ處理過(guò)程中沿試樣截面Ｓｉ濃度的分布［１２］Ｆｉｇ２Ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌＳｉｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｓｆｏｒ０．３５ｍｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓ３％Ｓｉｓｔｅｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅｐｒｏ－ｃｅｓｓｅｄｂｙ４ｒｏｕｎｄｓｅｎｒｉｃｈｉｎｇ－Ｓｉｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ［１２］３．３增Ｓｉ處理對(duì)硅鋼基體微觀結(jié)構(gòu)的影響圖３為低硅鋼基片與經(jīng)第１回合增Ｓｉ處理（含Ｓｉ量達(dá)到４．１％）和經(jīng)４回合增Ｓｉ處理（含Ｓｉ量達(dá)到６．５％）后試樣的ＸＲＤ圖譜對(duì)比�？梢�(jiàn)４回合增Ｓｉ處理后硅鋼基體仍為ａ－Ｆｅ（Ｓｉ）固溶體相，但是隨著基體含Ｓｉ量從３％遞增到４．１％和６．５％時(shí)，ａ－Ｆｅ（Ｓｉ）固溶體相（１１０）峰位（圖３中插圖為局部放大圖）的２θ角從４４．７８°依次右移至４４．８５和４５．０７°。圖３原始３％Ｓｉ低硅鋼、４．１％Ｓｉ硅鋼和６．５％Ｓｉ硅鋼的ＸＲＤ衍射圖譜

５循環(huán)增Ｓｉ處理過(guò)程基片晶粒尺寸變化Ｆｉｇ５Ｇｒａｉｎｓｉｚｅｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｙｍｕｌｔｉ－ｒｏｕｎｄｓＳｉｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ為進(jìn)一步研究ＰＶＤ法制成６．５％Ｓｉ高硅鋼微觀結(jié)構(gòu)特征，采用透射電鏡對(duì)其進(jìn)行了分析表征。圖６（ａ）為６．５％Ｓｉ高硅鋼的ＴＥＭ高分辨像，測(cè)量其面間距值ｄ＝０．１９９５ｎｍ，與圖３中６．５％Ｓｉ高硅鋼ＸＲＤ圖譜中計(jì)算所得的（１１０）晶面間距０．２０１ｎｍ基本相符，所以可推斷圖６（ａ）高分辨像為（１１０）晶面衍射所得。圖６（ｂ）為６．５％Ｓｉ高硅鋼ＴＥＭ低倍視場(chǎng)及沿［０１１］軸選區(qū)電子衍射斑點(diǎn)圖�？梢�(jiàn)在主衍射斑點(diǎn)之間還有兩套超點(diǎn)陣斑點(diǎn)，經(jīng)過(guò)計(jì)算標(biāo)定分別是由ＤＯ３和Ｂ２有序相形成的超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)［１６］。說(shuō)明本文采用ＰＶＤ法在低硅鋼薄板上多回合滲Ｓｉ制備６．５％Ｓｉ高硅鋼薄板避開(kāi)了軋制脆性的壁壘，成功實(shí)現(xiàn)６．５％Ｓｉ高硅鋼薄板的精密可控制備，但制成高硅鋼基體同樣不可避免形成ＤＯ３和Ｂ２等有序相。圖６（ｂ）插圖為［０１１］軸選區(qū)電子衍射，插圖中的超點(diǎn)陣衍射斑點(diǎn)為Ｂ２相和ＤＯ３相衍射所得［１２］。３．５滲Ｓｉ處理過(guò)程硅鋼基體交流軟磁性能變化圖７給出低硅鋼基片經(jīng)過(guò)５回合循環(huán)增Ｓｉ處理，即基片含Ｓｉ量由３％增加到７．２％時(shí)，交流軟磁性能如中高頻損耗Ｐ５／１ｋ、Ｐ１／５ｋ、Ｐ０．５／１０ｋ的變化趨勢(shì)。圖７插圖同時(shí)給出不同Ｓｉ含量樣品的電阻率變化。可見(jiàn)在３％～６．５

【參考文獻(xiàn)】

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