一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法技术

一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法，属于硅钢制备技术领域。本发明专利技术确定电流与轧制的位向关系，将0.1mm冷轧态取向薄带电工钢用夹具固定在脉冲电源上，持续施加脉冲直至相应时间，对取向薄带电工钢进行脉冲退火处理，根据轧制方向和脉冲电流退火处理时所处的室温环境确定脉冲电流作用方向、脉冲电流参数和脉冲电流作用时间；脉冲处理的参数范围：频率1～200Hz，脉宽10μs～1ms，电流10～1000A，作用时间为1～30min。本发明专利技术可以控制厚度更小的冷轧样中Goss织构的生长方向并获得更加锋锐的Goss织构，同时还可以进一步降低二次再结晶所需要的温度和时间，节约大量的能源，大大缩短了取向薄带电工钢的制备工艺流程。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法
本专利技术属于硅钢制备
，具体涉及一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法。
技术介绍
电工钢是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，占磁性材料总量的90％～95％，也是产量最大的金属功能性材料，其中取向电工钢因具备高的磁感和低的铁损，用于制作定向磁场下工作的变压器、大型配电器中的铁芯。但是复杂的加工工艺流程、非常严格的控制要求等导致制造成本很高，国外的取向硅钢生产技术也都以专利形式加以保护，被视为企业的生命。因此，取向电工钢被称为钢铁材料的“工艺品”。之所以取向电工钢制造成本极高，在于其内部影响磁性能的Goss织构较难控制，并且随着钢板厚度的降低越发难以掌控，继而影响制成平板的磁性能。若能保证获取锋锐Goss织构的同时缩短取向薄带电工钢的制备工艺流程，则可以极大地降低生产成本，提高生产效率。目前传统的工业上制备取向薄带电工钢的方法有两种：一种是利用0.23～0.30mm厚的取向电工钢平板为初始原料作一次冷轧和再结晶加工；另一种是利用纯净的Fe-3％Si热轧板作二次或三次冷轧及随后的二次或三次再结晶处理。这两种传统的制备方法中退火处理是在特殊气氛或者一定真空度的高温炉下进行的，此退火方式工艺流程较长，成本较高，严重浪费能源，不符合当前绿色生产加工的技术需求。目前也有许多借助外场辅助控制电工钢织构的相关研究，专利(CN101665861B)公开了一种脉冲电流回复退火制备0.3mm取向硅钢的方法，该专利技术在充满90％N2+10％H2保护气氛的石英管中利用脉冲电流回复处理5min后涂氧化镁涂层送入热处理炉进行1200℃、纯H2保护气氛下、12小时的高温退火及800℃，纯N2保护气氛下，2小时的热平整退火处理。专利(CN102127622A)公开了利用高压脉冲辅助，在箱式电阻炉内退火并采用气氛保护的方法处理0.3mm取向硅钢。可以看出两类专利技术工艺手段复杂，制备时间较长，且所需温度较高，不利于节约能源，并且高压脉冲参数很难对厚度较小的电工钢薄带进行退火处理并工业化生产。众所周知，取向电工钢中Goss织构的锋锐程度(取向密度)直接反映宏观材料的磁性能。脉冲电流作为一种瞬时高能的特殊处理手段，它可快速诱导退火Goss织构的形成，从而达到晶粒尺寸较小(降低铁损)却形成锋锐织构(提高磁感应强度)的目的。更为关键的是脉冲电流可以诱导Goss织构定向生长，这是传统热处理退火所不具备的优势，同时脉冲电流还可以降低取向薄带电工钢的再结晶温度，极大地缩短形成锋锐Goss织构所需要的时间。本专利技术通过精确控制脉冲电流参数，可实现在室温环境下利用非常短的时间形成锋锐Goss织构，并且可以利用脉冲电流控制Goss织构的生长方向来进一步提高Goss织构的取向密度，从而在提高取向薄带电工钢的磁性能的同时也极大缩短制备工艺流程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非传统的制备手段即利用脉冲电流实现在室温下快速获得具有高取向密度Goss织构的取向薄带电工钢。利用该方法不但可以获得具有锋锐Goss织构的取向薄带电工钢而且极大地缩短了制备工艺流程，从而起到了降低制备成本和提高企业生产效率的目的。本专利技术的构成：制备磁性能优良的取向薄带电工钢需要在一定的冷轧压下量下进行再结晶退火以获得高取向密度的Goss织构。在室温条件下，通过控制脉冲电流参数：频率1～200Hz，脉宽10μs～1ms，电流10～1000A，作用时间为1～30min。通过脉冲电流可快速诱导Goss织构定向生长从而达到短时间内获得强而单一的Goss织构的目的。一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法，对0.1mm厚的冷轧取向薄带电工钢在室温下进行脉冲退火处理，所述脉冲处理的参数范围：频率1～200Hz，脉宽10μs～1ms，电流10～1000A，作用时间为1～30min。进一步的，所描述的脉冲电流快速制备取向薄带电工钢的方法，所述的脉冲处理的具体步骤由以下组成：(1)将0.3mm的取向电工钢成品板一次冷轧至0.1mm厚，根据轧制方向和脉冲电流退火处理时所处的室温环境确定脉冲电流作用方向、脉冲电流参数和脉冲电流作用时间。(2)将冷轧样品用夹具固定在脉冲电源上，随后进行脉冲处理，直至规定时间。进一步地，根据轧制方向和脉冲电流退火处理时所处的室温环境确定脉冲电流作用方向、脉冲电流参数和脉冲电流作用时间：脉冲电流方向与轧制方向平行，脉冲电流参数选择为100Hz，150μs，200A，作用时间5min；脉冲电流方向与轧制方向平行，脉冲电流参数选择为125Hz，200μs，200A，作用时间5min；脉冲电流方向与轧制方向垂直，脉冲电流参数选择为100Hz，200μs，200A，作用时间5min。本专利技术与现有的利用热处理退火以及高压脉冲退火的方法相比，可以控制厚度更小的冷轧样中Goss织构的生长方向并获得更加锋锐的Goss织构，同时还可以进一步降低二次再结晶所需要的温度和时间，节约大量的能源。附图说明图1a实施例选用参数为100Hz，150μs，200A脉冲退火下的{200}极图织构类型图1b实施例选用680℃热处理退火下的{200}极图织构类型图2a实施例选用参数为125Hz，200μs，200A脉冲退火下的{200}极图织构类型图2b实施例选用800℃热处理退火下的{200}极图织构类型图3a实施例选用脉冲电流方向平行于轧向的织构生长分布图3b实施例选用脉冲电流方向垂直于轧向的织构生长分布具体实施方式实施例1：本实施例对0.1mm冷轧取向薄带电工钢进行脉冲电流退火处理。具体步骤如下：第一步：取30mm×5mm×0.1mm的冷轧样品进行两端打磨，以确保与脉冲电极接触良好。第二步：对脉冲电流的参数范围进行设定，确定脉冲电流参数为100Hz，150μs，200A。第三步：将冷轧样品均匀涂抹上MgO涂层后用夹具固定在脉冲电源输出端，使得电流方向与轧制方向平行，进行5min的脉冲电流退火处理，同时，根据该脉冲参数下的试样温升为680℃，将样品放入680℃下的电阻炉内退火处理5min。分别对脉冲电流退火处理后试样与热处理退火后的试样进行EBSD表征对比。如图1所示，脉冲退火下的试样产生了明显的Goss织构而热处理退火下的试样无明显Goss织构。实施例2：本实施例对0.1mm冷轧取向薄带电工钢进行脉冲电流退火处理。具体步骤如下：第一步：取30mm×5mm×0.1mm的冷轧样品进行两端打磨，以确保与脉冲电极接触良好。第二步：对脉冲电流的参数范围进行设定，确定脉冲电流参数为125Hz，200μs，200A。第三步：将冷轧样品均匀涂抹上MgO涂层后用夹具固定在脉冲电源输出端，使得电流方向与轧制方向平行，进行5min的脉冲电流退火处理，同时，根据该脉冲参数下的试样温升为800℃，将样品放入800℃下的电阻炉内退火处理5min。分别对脉冲电流退火处理后试样与热处理退火后的试样进行EBSD表征对比。如图1所示，脉冲退火下的试样产生了强而单一的Goss织构而热处理退火下的试样Goss织构较为微弱。实施例3：本实施例对0.1mm冷轧取向薄带电工钢进行脉冲电流退火处理。具体步骤如下：第一步：取30mm×5mm×0.1mm的冷轧样品进行两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法，其特征在于对0.1mm厚的冷轧取向薄带电工钢在室温下进行脉冲退火处理，所述脉冲处理的参数范围：频率1～200Hz，脉宽10μs～1ms，电流10～1000A，作用时间为1～30min。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲电流实现室温下快速制备取向薄带电工钢的方法，其特征在于对0.1mm厚的冷轧取向薄带电工钢在室温下进行脉冲退火处理，所述脉冲处理的参数范围：频率1～200Hz，脉宽10μs～1ms，电流10～1000A，作用时间为1～30min。2.如权利要求1所述的实现室温快速制备取向薄带电工钢的方法，其特征在于所述的脉冲处理具体的步骤由以下构成：(1)将0.3mm的取向电工钢成品板一次冷轧至0.1mm厚，根据轧制方向和脉冲电流退火处理时所处的室温环境确定脉冲电流作用方向、脉冲电流参数和脉冲电流作用时间；(2)将冷轧样...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新房，周梦程，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11