[发明专利]一种提高梯度高硅钢复合板磁性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属磁性材料制备加工技术领域，特别涉及一种提高梯度高硅钢复合板磁性能的方法。

背景技术

硅钢也称作电工钢，是磁能和电能之间发生转换的媒介材料；高硅钢一般指的是硅元素在合金中的含量大于3.5％(质量百分比，下同)。在普通硅钢中增加硅元素的含量，合金的软磁性能将明显增加，如磁导率和电阻升高、磁致伸缩系数减小、铁损降低等。该合金由于优异的软磁性能，在现代科技的发展中逐渐成为了电子、电力和军工业不可或缺的软磁合金材料，常用来制备变压器、高频下的磁屏蔽装置和高速高频电机等设备。

采用高硅钢制备上述电力设备的核心部件，可以大幅度降低器件对环境的噪声污染和能源损耗，可以减轻设备自身的重量和减小设备所站的空间[Phway T P,Moses A J.Magnetostriction trend of non-oriented梯度Si-Fe.Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2008,320(20):e611-e613]。然而，高硅钢在室温下具有显著的脆性、塑性加工性能极差，导致该合金难以采用常规的制备方法生产出满足高性能铁芯所需的板材。

热处理作为金属材料制备加工过程中的一个重要环节，该工艺通过控制金属材料的微观组织形貌、合金元素分布、内部结构和相成分的改变等方面，使得金属材料在不改变整体外观形状以及合金成分的前提下，获得不同的使用性能。

高硅钢合金中有序相的有序程度大小与其室温脆性有着直接的联系，即有序度越高，该合金的脆性越显著，室温变形后合金内部出现的裂纹越多。高硅钢合金中主要包括三种微观结构：①无序的BCC结构，②有序的B2结构，③有序度较高的D0₃结构[林均品等.6.5wt％Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能.前沿科学，2007,2(2):13-26]。高硅钢合金的热成形坯料硅元素含量在5.0-6.0％之间，在850℃下保温60min后经过冰盐水(或油介质)淬火处理后，其塑性明显提高，可以实现多道次的低温变形；但对于硅元素含量大于6.0％的热成形坯料，经过相同的热处理过程后，合金中出现大量的裂纹而不能进一步进行低温变形[Shin J,Lee Z H,et al.The effect of casting method and heat treating condition on cold workability of high-Si electrical steel.Scripta Materialia,2001,45(6):725-731]。高硅钢合金中有序-无序结构的转变对该合金的机械加工性能影响很大。厚度约1mm的热轧态高硅钢板在850℃下保温150min后进行盐水淬火处理，该合金的有序度得到降低使得其脆性得到改善，进而其塑性明显提高[梁永峰,等.热处理对Fe-6.5wt％Si合金冷轧薄板组织及磁性能的影响.材料热处理学报,2009,30(2):85-88]。高硅钢合金的的内部缺陷将直接导致其磁性能的降低(如裂纹的出现可降低磁畴的运动)[Matsumura S,Tanaka Y,Koga Y,et al.Concurrent ordering and phase separation in the vicinity of the metastable critical point of order-disorder transition in Fe-Si alloys.Materials Science and Engineering A,2001,312(1):284-292]。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种提高梯度高硅钢复合板磁性能的方法，此方法以减少该复合板在室温下进行塑性变形产生的缺陷，保证该复合板内部微观组织的完整性和连续性，以减少影响磁畴运动的不利因素从而提高该板材的磁学性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种提高梯度高硅钢复合板磁性能的方法，包括以下步骤：

(a)芯层铸坯：芯层的熔炼在真空电磁感应加热炉中进行，原料为硅元素含量3％普通硅钢和硅元素含量为99.9％的工业硅块，熔炼温度在1550-1600℃之间，得到硅元素含量为10％-15％的芯层铸坯溶液；