梯度硅钢制备基础研究

As the iron core materials，the Fe-6.5%Si alloy has excellent properties, but it is very difficult by rolling method for preparation. The low silicon steel as matrix ， use electrodeposition in molten salts to siliconing, the alloy which surface silicon content of 6.5% would be Prepared. Through the study of low silicon smelting, rolling and molten salt electro deposition process, the mechanism of action about molten salt electrochemical preparation will be revealed. On the effect factors analysis, the better gradient silicon steel obtained by annealing process.

Fe-6.5%Si合金带作为铁芯材料性能优异，但用常规的轧制方法制备十分困难。本课题拟以低硅硅钢为基体，通过熔盐电沉积渗硅的方法，制备出表面含硅量为6.5%的合金带。 通过研究低硅钢冶炼、轧制等过程，以及熔盐电沉积Si的工艺条件热力学与动力学行为及作用机理；揭示熔盐电化学法制备Fe-Si功能梯度材料过程中，熔盐中各组元含量、熔盐总量、电沉积温度、电流波形、电流密度等对形成致密的Fe-Si合金梯度层各组元含量分布、致密平整程度、显微组织结构的影响规律和机理。沉积完成后研究取向硅钢组织、析出相特征及均化度、初次再结晶晶粒尺寸与后续Goss织构的形成机制及控制方法；梯度硅钢在电沉积过程中的热力学与动力学行为以及作用机理；梯度硅钢高温退火过程中对组织、织构的影响规律。最终形成梯度硅钢制备技术基础。

本项目研究了NaCl-KCl-NaF-SiO2熔盐体系的初晶温度；研究了熔盐体系的溶解特性；通过过热力学计算和熔盐的固态相结构分析可以确定SiO2在NaCl-KCl-NaF熔盐体系为化学溶解。.采用循环伏安、方波伏安、计时电位和计时电流等电化学方法研究了Si(IV)在纯熔盐NaCl-KCl-NaF体系、NaCl-KCl-NaF-SiO2熔盐体系中Fe/Ni电极上的电化学还原机理以及电结晶过程。结果表明：Si(IV)在Fe/Ni电极上为两步还原的准可逆过程，由电活性离子扩散与得失电子混合控制度控制；Si(IV)在活性电极Fe/Ni上的电化学还原为两步得电子过程，分别为Si(IV)→Si(II)→Si(0)；Si(IV)在NaCl-KCl-NaF-SiO2体系中Fe/Ni电极上的电结晶过程为瞬时半球形三维形核长大机制。.研究了电沉积工艺条件对电沉积硅表面形貌、沉积层组元分布和沉积层厚度的影响；分析了退火温度和退火时间对电沉积试样的组织结构以及磁性能的演变规律。结果表明：电沉积工艺可以获得表面含硅量较高，具有一定沉积层厚度，表面颗粒细小均匀的高浓度梯度分布层；退火过程可以使试样获得具有均匀分的择优取向织构的晶粒，退火后试样中的织构由α纤维上的{111}<112>、{111}<110>织构逐渐转变为磁化性能好的{100}面织构和高斯织构{011}<100>，{111}面织构强度降低。铁损受退火工艺影响较大，和退火温度或退火时间成反比；磁感应强度随着退火时间的延长和退火温度的升高均呈现逐渐增大的趋势。对硅含量较高的沉积层，经1000~1050℃高温退火180~210min，可以制备表面含硅量约6.5%向内部逐渐降低，具有较好磁性能的的梯度硅钢材料。.研究了电沉积和退火过程对沉积扩散层中硅的扩散系数的影响，结果表明：电沉积时间、电流密度、电沉积温度对沉积厚度和表面硅含量影响较大，其中电沉积时间和电沉积温度是影响硅的扩散系数的主要因素；退火温度和退火时间对硅在扩散层中的影响较大，退火温度越高扩散系数越大。