2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、高硅鋼具有高磁導(dǎo)率、低鐵損和低磁致伸縮等優(yōu)異的綜合軟磁性能,在電力和電子等工業(yè)領(lǐng)域需求大。但由于室溫塑性差,高硅鋼薄板難以用常規(guī)的軋制技術(shù)生產(chǎn)。目前,已有多種高硅鋼制備方法,其中惟有化學(xué)氣相沉積(CVD)法在日本用于小規(guī)模生產(chǎn),其存在的主要問題是:因溫度高和鹵化物含量高而引起的設(shè)備和板材表面腐蝕嚴(yán)重、后續(xù)溫軋工藝復(fù)雜(用于降低因Cl-離子腐蝕而增加的表面粗糙度)、硅鋼基板鐵量損失大及FeCl2氣體污染環(huán)境等。
  表面納米化(SN

2、C)技術(shù)可以為金屬表面賦予納米材料的功能特性,其表層高體積分?jǐn)?shù)的晶界、位錯(cuò)和空位等缺陷能為原子擴(kuò)散提供理想通道,而表面納米晶的高活性能加快化學(xué)反應(yīng),二者結(jié)合能大幅度地降低硅鋼的滲硅溫度和硅源中(作為催化劑)鹵化物的含量。本工作根據(jù)SNC的基本原理設(shè)計(jì)異步軋制(CSR)工藝,使3%無取向硅鋼板材在軋制過程中實(shí)現(xiàn)SNC,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出低溫滲硅(LTS)技術(shù),形成一種制備高硅鋼的新方法——CSR/LTS法。該法能夠解決CVD法存在的問題,

3、有應(yīng)用潛力。
  圍繞CSR/LTS技術(shù)開發(fā)開展以下研究:首先,對(duì)3%無取向硅鋼分別進(jìn)行表面機(jī)械研磨處理(SMAT)、SMAT+CSR和CSR處理,在板材表面獲得納米-微米梯度結(jié)構(gòu),研究不同處理方式下深度方向的結(jié)構(gòu)演變及影響因素;其次,采用固體粉末滲硅法,在Si+1~5wt.%鹵化物中進(jìn)行550~700℃、1~8h的滲硅處理,系統(tǒng)地研究滲硅工藝參數(shù)(溫度、時(shí)間、鹵化物含量)和基板表面梯度結(jié)構(gòu)(表面納米晶尺寸和納米-微米梯度層厚度)

4、與滲硅層厚度和物相之間的關(guān)系,并結(jié)合擴(kuò)散理論計(jì)算Si在3%無取向硅鋼表面納米—微米梯度結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散系數(shù)和激活能;第三,選取典型CSR/LTS樣品進(jìn)行1000和1100℃、15min的高溫?cái)U(kuò)散退火,研究滲硅層在退火前后的演變。主要結(jié)論如下:
  1.形變誘發(fā)的表面納米化
  1)3%無取向硅鋼經(jīng)過SMAT、SMAT+CSR和CSR后,表面附近均形成了納米-微米梯度結(jié)構(gòu);表面晶粒尺寸分別為10、10~20和20~50 nm,梯度結(jié)

5、構(gòu)層厚度分別為120、80和80μm,證明CSR可以使鋼鐵在軋制過程中實(shí)現(xiàn)SNC。
  2)SMAT、SMAT+CSR和CSR處理方式下,3%無取向硅鋼的SNC均通過位錯(cuò)演變而實(shí)現(xiàn),外力作用方式并不改變納米化行為。
  3)經(jīng)過SMAT、SMAT+CSR和CSR后,樣品表面硬度分別提高了86%、54%和48%,硬度隨深度增加而減小,最后趨于恒定;硬度的提高可歸因子晶粒細(xì)化和加工硬化。
  2.表面納米化結(jié)構(gòu)的低溫滲硅行

6、為及擴(kuò)散熱力學(xué)
  1)采用固體滲硅技術(shù),在550~700℃、Si+1~3wt.%鹵化物中退火1~8h,可在SMAT、SMAT+CSR和CSR樣品表面獲得厚度為數(shù)十微米的滲硅層,證明SNC能大幅度地降低3%無取向硅鋼的滲硅溫度和滲劑中鹵化物的含量。
  2)提高滲硅溫度使?jié)B硅層厚度增加,且其作用隨著保溫時(shí)間的延長和鹵化物含量的適當(dāng)增加而加強(qiáng)。
  3)延長保溫時(shí)間在滲硅溫度較低(如600℃)時(shí)對(duì)滲硅層厚度影響不大,在滲

7、硅溫度較高(如650℃)時(shí)可明顯增加滲硅層的厚度。
  4)適當(dāng)增加鹵化物含量在滲硅溫度較高、保溫時(shí)間較短時(shí)有助于增加滲硅層厚度,隨著溫度下降和保溫時(shí)間延長,其作用減弱。
  5)滲硅層厚度隨著基板納米-微米梯度結(jié)構(gòu)層厚度增加而增大,表面納米晶尺寸對(duì)滲硅層厚度的影響不大。
  6)在550~600℃范圍內(nèi),SMAT、SMAT+CSR和CSR樣品表面滲硅層主要為Fe3Si相;隨著滲硅溫度、保溫時(shí)間和鹵化物含量的增加,F(xiàn)e

8、3Si相可部分或全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕eSi相。
  7)SMAT、SMAT+CSR和CSR樣品中Si的擴(kuò)散系數(shù)在550℃時(shí)分別為3.70×10-10cm2/s、3.45×10-10cm2/s和3.02×10-10cm2/s;在650℃時(shí)分別為5.81×10-9cm2/s、3.01×10-9cm2/s和2.53×10-9cm2/s。
  8)SMAT、SMAT+CSR和CSR樣品中Si的擴(kuò)散激活能分別為141k J/mol、155kJ

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