可控液相渗硅法制备高硅硅钢片开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

硅钢片俗称电工钢板,作为一种重要的磁性材料,在电力和电子行业得到广泛的应用,主要用来制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器等电器仪表[1-2]。硅钢片的特性(如电阻率和铁损)与硅含量息息相关,从低噪音、低铁损的角度出发,硅含量6.5%(质量分数,下同)的高硅钢片是理想的铁芯材料[3]。随着si含量的增加。电工钢的电阻率急剧增大,涡流损耗减小,铁损降低。当si含量达到6.5%时,其最大磁导率达到最大值,饱和磁致伸缩系数近乎为0,在高频下具有低的涡流损耗和磁滞损耗[4],居里温度达900k。当频率为5khz时,高硅钢的铁损约为同样厚度取向硅钢的1/2,磁致伸缩系数为取向硅钢的1/8,当频率为10khz时,高硅钢的铁损约为同样厚度的取向硅钢的46%。与无取向硅钢相比,磁致伸缩系数约为其1/50[5]。因此 ,6.5%si高硅钢是一种综合磁性能极佳的软磁材料 ,最适合用来制造低损耗、低噪音的高速电机、变压器和磁屏蔽等[6]

但是硅含量高,硅钢片的延展性就低,这会使得后期加工过程遭遇诸多瓶颈,也就限制了fe-6.5%si高硅钢的进一步广泛应用[7-9]。当硅的含量到达6.5%时,高硅钢在室温下显脆性,热加工性差[10],相关研究表明,其脆性产生的主要原因有:⑴低温时有do3、b2型有序结构出现[11];⑵6.5%si高硅钢晶界出现大量的氧原子,晶界氧化严重[12];⑶硅含量的增加,加速了时效现象的发生,提高了合金强度,降低了塑性[13-14]。因此6.5%si高硅钢片的脆性严重影响了它自身的应用和发展,传统的轧制工艺不适用于生产高硅钢。

化学沉积法利用传统的取向和无取向硅钢片的表面和硅化物之间的高温化学反应使si富集在硅钢片上,这是迄今为止最为突出和成功的工艺。这种方法既能制取高硅钢也能制取梯度钢,并且能够获得晶粒度可以控制的各向异性和各向同性的材料。1988年日本钢管公司(nkk)成功开发并利用该工艺,生产出厚0.1~0.5mm、宽400mm的含6.5%si无取向高硅钢片[15]。通过不断的实践和研究,于1993年7月正式建成月产100吨的cvd连续渗硅生产线,生产0.1~0.3mm厚、600mm宽的6.5%si高硅钢片。由于半导体的迅速发展,推动电器设备在更高频率下工作,并要求具有更低的铁损。为此,nkk于1995年又开发生产了0.05mm×600mm的产品。通过优化生产条件,明显改善了产品的加工性能。取名为superecore的这种高硅钢板主要用于电力机械和磁性器件方面。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1.基本内容

材料制备:首先制取14%硅含量的铁硅,然后在高温下,将两种不同含量的硅钢片置于液态银两侧,让硅从高含量的硅钢片中渗透到低含量的硅钢片中。

材料表征用通过xrd、sem等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析。

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3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第5-8周:确定可控液相渗硅体系,研制出渗硅装置,在不同温度下进行渗硅实验,制备出高硅硅钢。

第9-12周:采用xrd、扫描电镜等测试技术对硅含量及结构进行分析。

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4. 参考文献(12篇以上)

  1. 董丹阳.钢的激光辅助渗硅过程与组织性能『d].沈阳:东北大学.2007.

  2. minghu peng, yunbo zhong, tianxiang zheng, lijun fan, junfeng zhou, weili ren, zhongming ren, 6.5 wt% si high silicon steel sheets prepared by composite electrodeposition in magnetic field, journal of materials science amp; technology 34 (2018) 2492–2497.

  3. 王东,王春霖.6.5%si电工钢的特性及应用[j].南方金属,2009,6(3):26_29.

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