無(wú)取向硅鋼形變和再結(jié)晶織構(gòu)與軋制參數(shù)的關(guān)系研究.pdf

1、無(wú)取向硅鋼是廣泛應(yīng)用于電力、電子、軍工等領(lǐng)域的一種重要軟磁材料，其磁性能主要由再結(jié)晶晶粒尺寸和織構(gòu)共同決定。目前，理論和技術(shù)研究主要集中在通過調(diào)整工藝參數(shù)優(yōu)化晶粒尺寸，而織構(gòu)控制方面的研究明顯不足，仍有很大的改進(jìn)空間。由于再結(jié)晶織構(gòu)顯著依賴于形變織構(gòu)和微結(jié)構(gòu)，而形變織構(gòu)在很大程度上受剪切應(yīng)變分布的影響，因此，可通過調(diào)整軋制參數(shù)改變剪切應(yīng)變分布和微結(jié)構(gòu)進(jìn)而改善磁性能。故研究軋制參數(shù)與剪切應(yīng)變分布及形變織構(gòu)、微結(jié)構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)之間的關(guān)系對(duì)于

2、無(wú)取向硅鋼的織構(gòu)優(yōu)化及磁性能改善具有重要的意義。
　　本文以此為背景，采用有限元法計(jì)算了同步和異步軋制中的剪切應(yīng)變分布;采用ODF、EBSD分析織構(gòu)并進(jìn)行金相、SEM觀察，研究了軋制溫度和溫軋壓下率對(duì)形變織構(gòu)、剪切帶特征和Goss再結(jié)晶織構(gòu)的影響，并探討了大壓下率軋制無(wú)取向硅鋼形變和再結(jié)晶織構(gòu)演變。主要研究結(jié)果如下：
　　軋制參數(shù)對(duì)剪切應(yīng)變分布的影響:同步軋制中，剪切應(yīng)變分布對(duì)軋制幾何和摩擦系數(shù)有著復(fù)雜的依賴關(guān)系。軋制幾何起

3、主導(dǎo)作用時(shí)，剪切應(yīng)變的大小隨軋制幾何和摩擦系數(shù)的增大而減小;摩擦起主導(dǎo)作用時(shí)，剪切應(yīng)變的大小隨軋制幾何和摩擦系數(shù)的增大而增大?；谟?jì)算結(jié)果構(gòu)建了剪切應(yīng)變分布圖(Shear Strain Distribution Diagram)，可便捷表征板材中剪切應(yīng)變分布與軋制參數(shù)的關(guān)系。異步軋制中，剪切應(yīng)變分布對(duì)異步比值的依賴性可歸因于中性點(diǎn)和軋制壓力的變化，它們共同決定了剪切應(yīng)變的大小和方向。相對(duì)于摩擦異步，異速異步和異徑異步可通過靠近慢輥/小輥

4、側(cè)中性點(diǎn)較大范圍的移動(dòng)有效改變剪切應(yīng)變分布。
　　軋制溫度對(duì)形變織構(gòu)、剪切帶和再結(jié)晶織構(gòu)的影響:常規(guī)硅鋼熱軋板(表層和中心層分別由Goss({110}<001>)和α(RD//<110>)織構(gòu)主導(dǎo)）經(jīng)75％壓下率軋制后形變織構(gòu)沿層厚梯度分布，組織中形成晶內(nèi)剪切帶，且形變織構(gòu)和剪切帶形貌特征均隨軋制溫度而變化:20℃和400℃軋制時(shí)，織構(gòu)由α和γ(ND//<111>)組成;600℃軋制時(shí)，表層和四分之一層由ε(TD//<110>)和

5、弱α織構(gòu)組成，中心層由強(qiáng)α和γ織構(gòu)組成。隨溫度升高，表層和四分之一層的α織構(gòu)減弱。對(duì)于組織中的剪切帶，20℃變化至400℃時(shí)，剪切帶特征變化不明顯;600℃軋制時(shí)，剪切帶的數(shù)量和密度明顯減少，其原因?yàn)榛貜?fù)影響微帶的形成，進(jìn)而阻礙剪切帶的形成。再結(jié)晶退火后，各軋制溫度下均形成沿層厚梯度分布的Goss或近Goss織構(gòu)，且軋制溫度對(duì)初次再結(jié)晶Goss晶粒的尺寸分布和晶界特征分布無(wú)明顯影響。表明此軋制溫度范圍未實(shí)質(zhì)改變影響再結(jié)晶形核的剪切帶特征

6、。
　　溫軋壓下率對(duì)形變織構(gòu)、剪切帶和再結(jié)晶織構(gòu)的影響:400℃軋制50％～85％壓下率后形變織構(gòu)沿層厚梯度分布，組織中形成與軋向呈～35°和～17°的剪切帶，且形變織構(gòu)和剪切帶形貌特征均隨壓下率而改變。隨壓下率增大，α織構(gòu)和{111}<110>組分增強(qiáng)，而{111}<112>組分的強(qiáng)度先增強(qiáng)后減弱，表層和四分之一層在65％時(shí)最強(qiáng)，中心層在75％時(shí)最強(qiáng)。對(duì)于組織中的剪切帶，其數(shù)量和密度先隨壓下率增大而增加，而后在壓下率為85％時(shí)，

7、剪切帶明顯減少，且晶粒內(nèi)部主要為～17°剪切帶。再結(jié)晶退火后，除85％壓下率的中心層外，其余壓下率下均形成沿層厚梯度分布的Goss或近Goss主導(dǎo)的織構(gòu)，但Goss取向的強(qiáng)度和織構(gòu)強(qiáng)點(diǎn)偏離準(zhǔn)確Goss取向的方向隨壓下率而改變。隨壓下率增大，Goss先增強(qiáng)后減弱，65％時(shí)各層的Goss織構(gòu)最強(qiáng);織構(gòu)強(qiáng)點(diǎn)偏離準(zhǔn)確Goss取向的方向在表層和四分之一層的演變規(guī)律為:沿TD//<110>(50％)偏離→Goss(65％、75％)→沿ND//<11

8、0>(85％)偏離;而中心層Goss在各壓下率下均沿ND//<110>偏離。Goss強(qiáng)度和準(zhǔn)確度的變化與剪切帶的數(shù)量、密度、強(qiáng)度及形成剪切帶的形變晶粒的取向密切相關(guān)。
　　大壓下率下軋制形變和再結(jié)晶織構(gòu)的演變:形變織構(gòu)由α和γ組成，但織構(gòu)強(qiáng)度隨軋制溫度而改變。隨溫度升高，α織構(gòu)和{111}<110>組分減弱，而{111}<112>組分增強(qiáng)。退火后，再結(jié)晶織構(gòu)顯著依賴于軋制溫度。20℃和400℃軋制時(shí)，初次再結(jié)晶織構(gòu)由強(qiáng)γ和弱{11

9、4}<481>組分組成。600℃軋制時(shí)，因形變組織中存在較多的剪切帶，表層至四分之一層形成η主導(dǎo)的再結(jié)晶織構(gòu)，中心層形成相對(duì)較弱的γ織構(gòu)和{114}<481>組分。隨退火溫度升高，γ織構(gòu)明顯減弱，{114}<481>組分持續(xù)增強(qiáng)。{114}<481>組分的持續(xù)強(qiáng)化可歸因于其明顯的尺寸優(yōu)勢(shì)及較高頻率的高能晶界(取向差角為20°～45°)。該研究結(jié)果為制備近{001}再結(jié)晶織構(gòu)提供了有效的途徑。
　　在本文研究條件下，再結(jié)晶織構(gòu)的改變