鐵硅合金的再結(jié)晶及力學(xué)行為研究.pdf

1、鐵硅合金具有優(yōu)良的磁學(xué)性能，已被廣泛應(yīng)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(xué)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(shí)使合金的脆性大幅增強(qiáng)，而難以用常規(guī)的熱軋和冷軋加工方法制備，這嚴(yán)重限制了高硅合金的應(yīng)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(duì)象，首先研究不同

2、變形量的鐵硅合金在等溫退火過(guò)程中退火工藝對(duì)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(chǔ)上，研究不同定向退火工藝對(duì)合金顯微結(jié)構(gòu)演變的影響，并對(duì)不同退火條件下合金的力學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)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(guò)程分為回復(fù)階段、再結(jié)晶階段和晶粒尺寸長(zhǎng)大階段，當(dāng)加熱溫度超過(guò)1000℃時(shí)開(kāi)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(shí)間的延長(zhǎng)以及變形量的增大，再結(jié)晶速度和晶粒尺寸長(zhǎng)大越快。
　

3、　鐵硅合金的再結(jié)晶處理過(guò)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(cuò)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(qiáng)度，在700℃熱處理時(shí)達(dá)到最大抗拉強(qiáng)度770MPa。高溫退火后晶粒粗化，會(huì)降低它的力學(xué)性能。在700℃等溫退火完全再結(jié)晶后產(chǎn)生相對(duì)集中的立方織構(gòu){001}<100>，重合點(diǎn)陣晶界∑13數(shù)量大幅度減少，而隨后850℃的退火時(shí)立方織構(gòu)數(shù)量大量減少，重合點(diǎn)陣晶界∑

4、13數(shù)量增長(zhǎng)了一倍，表明隨著再結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，隨著晶粒的長(zhǎng)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(zhǎng)徑比為10左右的柱狀晶，通過(guò)一系列退火實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)在1000℃左右定向退火、抽拉速率在5-8μm/s時(shí)會(huì)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(shí)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(shí)相比明顯降低。重合點(diǎn)陣晶界∑13含量增多（可達(dá)31%），多數(shù)分布于柱狀晶沿晶粒生長(zhǎng)方向的晶界兩側(cè)，大量∑13晶界的聚集會(huì)導(dǎo)致晶粒受熱時(shí)無(wú)法向垂直抽拉方向生長(zhǎng)，只能沿定向退火方向生長(zhǎng)，可見(jiàn)柱狀晶是由晶粒的擇優(yōu)取向生長(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)比較明顯的面織構(gòu){102}（27%），初次再結(jié)晶時(shí)形成的立方織構(gòu)幾乎消失殆盡，組織中高斯織構(gòu){