双辊薄带连铸(Cr--Ni)高强度无取向硅钢的组织性能研究

摘要

近年来，由于地球温室效应对环保型汽车的需求日益高涨，日本率先生产了电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)。目前电动汽车在国内也广受推崇。EV和HEV的心脏是驱动电机，它必须满足小型化、高输出、高能效的特征。因此，根据有效利用磁阻转矩的观点，将永磁体嵌入转子内部的IPM(Interior permanent magnet)电机已被广泛应用。出于IPM电机转子形状以及高速旋转的需要，用作这类转子铁芯材料的硅钢不仅要求有较优的磁性能，还要求具有高强度，避免由于受到巨大离心力作用而产生变形或疲劳断裂。双辊薄带连铸工艺具有流程短、投资低、节能环保等优点，还可利用其快速凝固的特点，提高有利磁性能的{100}织构组分。 本文以3.2％Si无取向硅钢为研究对象，分别添加Al、Mn、Cr和Ni作为合金元素，系统研究了冷轧压下率对无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响以及退火工艺对组织演变、织构演变及性能的影响;另外，还通过对比研究了添加1.0％Ni时Ni对无取向硅钢组织、性能的影响。本论文的主要工作及成果如下: （1)分析了冷轧压下率对组织、织构及磁性能的影响。冷轧压下率72％和80％时，冷轧板中均形成了大量剪切带，当压下率为89％和92％时，剪切带已经被压成接近水平的纤维状组织并且数量减少。随着冷轧压下量的增加，冷轧板的α织构和γ织构强度整体增强。在相同的退火条件下，成品板越薄，铁损越低，尤其是高频铁损降低的幅度特别大。 (2)研究了退火温度和退火时间对不同厚度成品板的组织、织构及性能的影响。随着退火温度的升高，λ织构和η织构逐渐增强，GOSS织构900℃最强。磁感B50逐渐增大，铁损P15/50单调减小，而P10/400、P10/800和P10/1000则先减小后增大，并在900℃达到最小值，屈服强度显著下降。900℃退火时晶粒较大且组织最均匀。 (3)退火温度为750℃时，不添加Ni的0.5mm成品板退火60s时有利于磁性能和力学性能的优化;0.35mm成品板退火50s时磁性能和力学性能较好;0.2mm成品板退火时间介于32～36s时有利于优化磁性能和力学性能;0.15mm成品板退火时间介于24～28s时，可优化磁性能和力学性能。 (4)对比研究了添加1.0％Ni时Ni对无取向硅钢组织和性能的影响。与不添加Ni相比，添加1.0％Ni时成品板形成较强的立方织构、GOSS织构和较弱的γ织构，并且晶粒尺寸较大;在650℃～900℃退火2min时，对于0.5mm成品板而言，添加1.0％Ni时成品板磁感比不加Ni高0.01T以上，P15/50低0.5W/kg以上，P10/400低1.0W/kg以上，σs高20MPa以上。Ni元素能够改善磁性和提高屈服强度。 (5)退火温度为750℃时，添加1.0％Ni的0.5mm成品板退火60s时磁性能和力学性能得到优化，磁感比相同工艺下的不加Ni成品板高0.04T，P15/50低0.6W/kg，P10/400低5.0W/kg，屈服强度高95MPa;0.35mm成品板退火505时磁性能和力学性能较好，磁感比相同工艺下的不加Ni成品板高0.02T，P15/50低2.2W/kg，P10/400低13.4W/kg，屈服强度高106MPa。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1无取向硅钢概述

1．1．1无取向硅钢应用

1．1．2无取向硅钢的研究热点及发展趋势

1．2无取向硅钢的性能要求及影响因素分析

1．2．1无取向硅钢的性能要求

1．2．2无取向硅钢磁性能的影响因素分析

1．3双辊薄带连铸高强度无取向硅钢

1．3．1双辊薄带连铸技术概述

1．3．2双辊薄带连铸高强度无取向硅钢的优势

1．3．3国内外高强度无取向硅钢的研究现状

1．4本研究的意义和主要内容

1．4．1本研究的意义

1．4．2本研究的主要内容

第2章 3．2％Si无取向硅钢薄带的制备

2．1成分设计

2．1．1本实验钢的成分

2．2冶炼和薄带连铸系统简介

2．2．1真空感应熔炼炉

2．2．2双辊薄带连铸机

2．3实验原理及方法

2．3．1金相组织观察

2．3．2宏观织构和微观织构分析

2．3．3析出物的观察

2．3．4磁性能检测

2．3．5力学性能检测

2．4连铸薄带的组织、析出物及微观晶粒取向分析

2．4．1铸带的组织特征

2．4．2铸带的析出物形态及分布

2．4．3铸带的微观晶粒取向分析

2．5连铸薄带的宏观织构特征

2．6本章小结

第3章冷轧压下率对无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

3．1热轧薄带的组织及织构分析

3．1．1热轧薄带的组织分析

3．1．2热轧薄带的微观晶粒取向分析

3．1．3热轧薄带的宏观织构分析

3．2不同冷轧压下率冷轧薄带组织、织构及磁性能分析

3．2．1冷轧薄带的组织分析

3．2．2冷轧薄带的织构分析

3．2．3冷轧薄带退火后的组织和磁性能分析

3．3讨论

3．3．1冷轧压下率对组织演变的影响机理

3．3．2冷轧压下率对织构演变的影响机理

3．4本章小结

第4章退火工艺对无取向硅钢组织、织构及性能的影响

4．1退火温度的影响

4．1．1退火后组织分析

4．1．2退火后析出物分析

4．1．3退火后微观晶粒取向分析

4．1．4退火后磁性能分析

4．1．5退火后力学性能分析

4．2退火时间的影响

4．2．1退火后组织分析

4．2．2退火后微观晶粒取向分析

4．2．3退火后宏观织构分析

4．2．4退火后磁性能和力学性能分析

4．3讨论

4．3．1退火工艺对组织演变的影响机理

4．3．2退火工艺对再结晶织构演变的影响机理

4．3．3退火工艺对磁性能的影响机理

4．4本章小结

第5章Ni对无取向硅钢组织和性能的影响

5．1铸带的组织和织构

5．1．1铸带的组织分析

5．1．2铸带的织构分析

5．2冷轧板的组织和织构

5．2．1冷轧组织分析

5．2．2冷轧织构分析

5．3退火工艺对组织、织构及性能的影响

5．3．1退火温度的影响

5．3．2退火时间的影响

5．4本章小结

第6章结论

参考文献

致谢