鐵硅合金的再結(jié)晶及力學行為研究.pdf

1、鐵硅合金具有優(yōu)良的磁學性能，已被廣泛應用于電力和電訊工業(yè)磁性材料的制造。隨著鐵硅合金中硅含量的增加，鐵硅合金的磁學性能得到大幅的提高。然而，高硅含量在提高合金磁性能的同時使合金的脆性大幅增強，而難以用常規(guī)的熱軋和冷軋加工方法制備，這嚴重限制了高硅合金的應用。已有的大量研究結(jié)果表明，使材料的組織定向化并優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)是改善和提高材料性能的有效手段。本文以Fe-6.5wt％Si和Fe-6.06wt%Si兩種高硅鐵硅合金為研究對象，首先研究不同

2、變形量的鐵硅合金在等溫退火過程中退火工藝對其顯微結(jié)構(gòu)的演變情況、織構(gòu)及晶界分布情況。在此基礎上，研究不同定向退火工藝對合金顯微結(jié)構(gòu)演變的影響，并對不同退火條件下合金的力學性能進行了評估。研究結(jié)果表明.鐵硅合金在等溫退火條件下，隨著溫度提高顯微結(jié)構(gòu)演變過程分為回復階段、再結(jié)晶階段和晶粒尺寸長大階段，當加熱溫度超過1000℃時開始發(fā)生二次再結(jié)晶現(xiàn)象。隨著熱處理溫度提高、保溫時間的延長以及變形量的增大，再結(jié)晶速度和晶粒尺寸長大越快。
　

3、　鐵硅合金的再結(jié)晶處理過程降低了材料內(nèi)部的小角度晶界比例以及晶界元素和雜質(zhì)的偏聚，并消除了晶內(nèi)位錯等缺陷組織，使其硬度下降；再結(jié)晶退火處理在一定程度上可以提高鐵硅合金的延伸率和抗拉強度，在700℃熱處理時達到最大抗拉強度770MPa。高溫退火后晶粒粗化，會降低它的力學性能。在700℃等溫退火完全再結(jié)晶后產(chǎn)生相對集中的立方織構(gòu){001}<100>，重合點陣晶界∑13數(shù)量大幅度減少，而隨后850℃的退火時立方織構(gòu)數(shù)量大量減少，重合點陣晶界∑

4、13數(shù)量增長了一倍，表明隨著再結(jié)晶過程的進行，隨著晶粒的長大晶界特征分布發(fā)生變化。70%變形量鐵硅合金的再結(jié)晶激活能為181kJ/mol。
　　利用定向退火方法成功地制備出長徑比為10左右的柱狀晶，通過一系列退火實驗發(fā)現(xiàn)當在1000℃左右定向退火、抽拉速率在5-8μm/s時會出現(xiàn)比較明顯的柱狀晶組織，在950℃以下及1100℃以上退火溫度和其他抽拉速率時并不能得到較為明顯的柱狀晶組織。70%變形量試樣在定向退火處理后小角度晶界含量

5、（6.5%）與普通退火時相比明顯降低。重合點陣晶界∑13含量增多（可達31%），多數(shù)分布于柱狀晶沿晶粒生長方向的晶界兩側(cè)，大量∑13晶界的聚集會導致晶粒受熱時無法向垂直抽拉方向生長，只能沿定向退火方向生長，可見柱狀晶是由晶粒的擇優(yōu)取向生長形成的。柱狀晶晶界處的晶界大多數(shù)為低 CSL晶界（其中以∑3、∑5和∑13為主）。鐵硅合金在定向退火后會出現(xiàn)比較明顯的面織構(gòu){102}（27%），初次再結(jié)晶時形成的立方織構(gòu)幾乎消失殆盡，組織中高斯織構(gòu){