高硅 FeSi 合金层对普通取向硅钢磁性能的影响

目的提高硅钢的磁性能。方法采用多弧离子镀技术,在普通取向硅钢薄板两面沉积高硅FeSi合金层制得高硅梯度硅钢,并进行热处理,观察其显微组织,测量磁性能。结果退火态高硅梯度硅钢表面的高硅FeSi合金层与基底结合紧密,均匀致密。高硅梯度硅钢中硅含量呈梯度分布,最表层硅质量分数为11.0%,随着深度增加,硅含量逐渐降低,在距表面20μm处硅质量分数仍能达到6.5%。沉积态高硅梯度硅钢的电阻率ρ、低频铁损P10/50、高频铁损P10/1k及磁感应强度B8分别为68.6μΩ·cm,0.82W/kg,83.3 W/kg和1.73 T,退火后分别为63.1μΩ·cm,0.44 W/kg,54.38 W/kg和1.89 T。结论由于表层高硅FeSi合金层的存在,梯度高硅钢的低频磁学性能良好,但高频损耗需进一步改善。     

渗硅制备6．5％Si硅钢表面Fe-Si过渡梯度层的特性

在KCl-NaCl-NaF-(SiO2)熔盐体系中,以含硅3%(质量分数)的硅钢为阴极,石墨为阳极,将电沉积硅和在硅钢基体上渗硅同时进行,制备了Fe-Si梯度层,并对梯度层的特性进行了分析.结果表明:梯度层中硅含量呈3种不同的变化规律,在靠近试样表而的部分,硅含量沿深度下降率较大;在梯度层中间部分,硅含量基本保持不变;在梯度层靠近基体一侧,硅含量的下降率介于前两者之间;梯度层中,以Fe3Si、FeSi、Fe5Si3和Fe构成的厚度占整个梯度层厚度的比率最大;梯度层沿基体一侧向表而的物质组成变化规律为Fe3Si+FeSi+Fe→Fe3Si+FeSi+Fe5Si3+Fe→Fesi,且各物质的量随硅含量的变化而变化;温度对梯度层中各物质含量的变化规律影响不大.     

快速凝固Al-20Si-5Fe合金的退火组织变化

利用XRD、DSC以及TEM方法研究了快速凝固Al 2 0Si 5Fe合金退火态的微观组织、弥散相结构和相转变。结果表明 ,快凝Al 2 0Si 5Fe合金组织中存在两种弥散相 ,δ Al4 FeSi2 和初生Si相。退火温度低于 310℃时 ,δ Al4 FeSi2 相未明显粗化 ;当退火温度高于 310℃时 ,亚稳相δ Al4 FeSi2转变成稳定相β Al5FeSi,β Al5FeSi相随退火温度的提高而明显粗化。高温退火使初生Si相发生一定的重溶和粗化 ,但粗化速率显著低于β Al5FeSi相 ,原因在于合金中Fe元素抑制了Si相的粗化     

Al-0.8Mg-1.0Si-0.8Cu-0.3Mn-0.5Fe-0.15Zr合金铸态组织研究

通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和金相(OM)分析,研究了Al-0.8Mg-1.0S-0.8Cu-0.3Mn-0.5Fe-0.15Zr合金的铸态组织,探讨了合金在均匀化退火前后析出相变化。结果表明:电磁搅拌铸锭的晶粒多呈等轴晶、析出相主要为Al2FeSi、Al9Fe0.84Mn2.16Si及Al4Cu2Mg8Si7,以及极少量的Mg2Si相和β-Si,但未观察到Al3Zr相。均匀化退火后,第二相质点分布均匀,Mg2Si相、Al4Cu2Mg8Si7相溶解消失,Mn元素替代了部分Fe元素,使(AlFeMnSi)相增多,针状β-Al2FeSi相转变为颗粒状α-Fe1.7Al4Si相,出现了Al3Zr相。     

热处理工艺对含Mn高硅钢热轧带的组织及硬度的影响

研究了热处理工艺(退火温度、保温时间、冷却方式)对含Mn的Fe-6.5wt％Si高硅钢热轧带的显微组织及硬度的影响.结果表明,退火温度对Fe-6.5wt％Si合金的组织和显微硬度均有较大影响,随退火温度升高,平均晶粒尺寸和显微硬度均明显增大.小于1h退火时,晶粒长大缓慢,而长时间(＞1 h)退火时,一些次表层晶粒将发生异常长大.水冷组织比空冷组织略细小,但水冷显著降低了显微硬度.Mn含量提高能抑制850℃退火时晶粒的长大,并且促进退火后高硅钢的软化.     

AISI304不锈钢表面硅化物渗层的制备与抗氧化性能

采用ω（NaCl）∶ω（KCl）∶ω（NaF）=2∶2∶1（摩尔比,下同）的中性熔融盐作为载体,ω（Na2SiF6）∶ω（Si）=8∶2粉末做为渗硅剂,800℃下渗硅10 h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚度约500μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层。采用X射线衍射仪（XRD）分析了渗硅层的物相组成,用附带能量色散谱仪（EDS）附件的扫描电子显微镜（SEM）研究了渗层截面的形貌和成分。结果表明,渗层以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当。Fe3Si型硅化物渗层在800℃和900℃下的氧化动力学均遵从二次抛物线规律。AISI 304不锈钢渗硅层在800℃下的抗氧化性能略优于不锈钢基体,而在900℃下AISI 304不锈钢发生灾难性破坏,硅化物渗层表现出比其在800℃下更为好的抗氧化性能。900℃下Cr和Si元素发生上坡扩散最终在渗硅层表面形成富含SiO2和Cr3O4的复合氧化膜是其优异抗氧化性能的原因。     

包覆浇铸结合热变形工艺制备6.5wt%高硅电工钢复合板

通过包覆浇铸和传统的热塑性变形工艺制备了覆层为Q235低碳钢、芯层为含硅10wt%硅铁合金的6.5wt%高硅电工钢复合板,并用光学显微镜和扫描电镜分析了覆层和芯层之间的冶金结合状况、微观组织变化和合金元素分布。经适当的扩散退火工艺可消除热塑性变形过程中产生的裂纹,同时复合板转变成单层的6.5wt%高硅钢薄板。通过显微硬度测试,确定了材料中的Si含量。结果表明,真空冶炼炉对脆性显著且难变形含硅10wt%的硅铁合金进行包覆浇铸,在传统轧机上可对其进行大压下的塑性变形,可为6.5%高硅电工钢板材的生产提供一种短流程方法。     

Si粉微合金化对钢-铝复合材料界面的影响

采用粉末轧制工艺,在界面添加4％ Si粉进行界面微合金化调控,成功制备出界面结合良好的钢-铝复合材料.研究了界面微合金化设计、扩散退火处理工艺对钢-铝复合材料界面区元素扩散、生成物相的影响规律,探讨了元素Si界面调控的作用机理.结果表明:添加4％ Si粉界面微合金设计,在500℃扩散退火,保温1h热处理工艺下,复合材料界面未出现金属间化合物,600℃扩散退火,保温1h热处理工艺下,仅出现少量化合物Fe2Al5,Si粉界面微合金化处理能延缓界面化合物相生成,使生成Fe2Al5相的扩散温度向高温推移;Si扩散固溶到Fe、Al基体中形成连续固溶体,提高了界面两侧物理及力学性能的连续性,改善复合材料的界面结合.     

一种Al-Mg-Si-Cu合金的铸态组织研究

采用金相显微镜（OM）及扫描电子显微镜（SEM），研究了Al-0．44Mg—1．15Si-0．32Cu-0．11Fe-0．11Cr-0．07Mn合金的铸态、均匀化组织，并对合金在凝固过程及均匀化退火后形成的相进行了分析。结果表明：合金的铸态组织中主要存在α—Al、Mg2Si、Si、β-Al5FeSi、α-Al（MnCr）FeSi、CuAl2和Al5Cu2Mg8Si6（Q）等相。均匀化退火后，Mg2Si、CuAl2和Q相消失，Si相聚集分布在晶界处。同时针状的β-Al5FeSi转变为颗粒状α-Al（MnCr）FeSi相，材料的组织得到改善。     

纳米晶和粗晶Fe-0.5Si合金的高温氧化行为

利用机械合金化方法制备了纳米晶(NC)Fe-0.5Si合金(质量百分数,下同),研究了该合金在900℃和1000℃流动纯氧气中的氧化行为,并与相同条件下利用电弧熔炼方法制备的粗晶(CG)Fe-0.5Si合金的氧化行为进行比较。两种Fe-Si合金都形成了类似的混合氧化物层结构(Fe2O3+Fe3O4+FeO+SiO2)。两个试验温度下,NC Fe-0.5Si表现出比CG Fe-0.5Si更快的氧化速度。这是由于NC Fe-0.5Si合金具有更多的晶界,促进了Fe向外扩散和氧向内扩散,从而使氧化速度明显提高。虽然NC Fe-0.5Si较CG Fe-0.5Si形成的混合氧化物层中SiO2的体积分数明显提高,但Fe和氧扩散的绝对速度仍然增大。纳米化降低了Fe-0.5Si合金的抗高温氧化性能。     

AISI-304不锈钢扩散渗硅层组织研究

利用热场发射电镜研究AISI-304奥氏体不锈钢表面在用粉末包埋法热扩散处理获得的渗硅层的微观组织和精细结构。结果表明,在1050℃扩散处理6h,γ相不锈钢的渗硅层厚度可达60μm以上,渗硅层组织由高硅表面和α相扩散区组成,在α相扩散层中由表及里出现了不同形貌的类调幅组织,由表及里逐渐细化,其形貌从交叉织纹状到正交片状和交叉短杆状过渡。在扩散层中部为单一的砌块状DO3(Fe3Si型)有序转变产物,深部为纳米级细晶粒,至γ相基体前晶粒更加细小。微观成分分析表明,渗硅层的微观结构与硅的浓度梯度密切相关。     

Si对铁铝固液扩散反应中间化合物生长动力学的影响(英文)

利用扫描电子显微镜能谱仪和热浸镀铝实验研究Si对铁铝固液扩散反应中间化合物生长动力学的影响。结果表明,中间层主要由Fe2Al5和薄层FeAl3组成。当向浸镀熔体中加入硅后,在镀层的Fe2Al5相中出现颗粒状的AlFeSi三元相(τ1/τ9)。舌状形貌的Fe2Al5层随着合金浴中Si含量的增加而逐步平整。合金浴中的Si显著抑制Fe2Al5和FeAl3的生长。当Si含量为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和3.0%时,Fe2Al5相的激活能分别为207、186、169、168、167和172kJ/mol。当Si原子进入Fe2Al5相时会引起晶格畸变,从而导致Fe2Al5的扩散激活能下降。Si原子占据空位时能够阻止扩散通道,抑制Fe2Al5相的生长,从而导致舌状形貌的消失。     

Zn／Fe及Zn／Fe-Si固态扩散偶中金属间化合物的生长

研究固态Zn/Fe及Zn/Fe-Si扩散偶中金属间化合物的生长及硅的影响.对扩散偶在385℃下扩散30～300min的研究结果表明:在Zn/Fe扩散偶中,扩散层以δ相为主,ζ相和δ相之间具有平直的界面,随扩散时间的延长,δ相的厚度增加,ζ相逐渐被消耗,至退火300min时,dζ/dδ的值为0:但在Zn/Fe-Si扩散偶中,扩散层以ζ相为主,δ相呈小岛状伸入到ζ相层中,铁基体中的硅促进扩散初期ζ相的生长而抑制δ相的生长,并使δ层在扩散后期为完全的线性生长.3个扩散偶中总扩散层的生长均由扩散控制.     

0Cr18Ni9钢表面熔盐法渗硅层的组织与性能

利用摩尔比为NaCl:KCl:NaF=2:2:1的碱金属卤化物混合体系做载体,等摩尔比的Na2SiF6和Si粉作渗硅剂,在900 ℃下利用熔融盐法对0Cr18Ni9不锈钢进行了渗硅处理.采用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)附件的扫描电子显微镜(SEM)研究了渗层截面的物相组成、成分,显微形貌及渗硅层的形成机理.结果表明,900 ℃下保温3 h渗层厚度在250 μm以上,渗层物相为富含Cr、Ni合金元素的Fe,Si型金属间化合物,渗层中Si的含量为6.75 wt%,Cr的含量仅为其在基体中含量的50%左右,Ni在基体和渗层中的含量相当,渗层表面致密,硬度在700 HV左右,远高于基体硬度200 HV.     

渗硅奥氏体不锈钢的组织和性能研究

采用硅粉作渗剂,在850℃、900℃和950oC对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了不同时间的渗硅处理。通过金相试验、XRD和硬度试验等研究了渗硅层的组织、渗层深度、硬度和抗氧化性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti钢均获得了致密的渗硅层,渗层主要由Fe3Si相以及少量的FeSi相组成,其中夹杂着黑色粒状物。渗层深度随着渗硅温度的提高而增厚,并与渗硅时间的平方根成正比;稀土催渗剂可以明显提高渗硅层深度。渗硅显著提高了不锈钢的表面硬度及抗氧化性能。     

Al-22Si-3Fe-1.8Mn合金中的四元富铁相研究

利用X射线衍射仪、扫描电镜(带EDS)和金相显微镜对Al-22Si-3Fe-1.8Mn合金进行研究.结果表明:在铸态试样中存在晶体结构分别与Al8Fe2Si、Al9Fe2Si2和Al3FeSi2晶体结构相同的三种四元富铁相,并确定了其中两种相的化学式分别为Al12Si2Fe2Mn、AL42.5Si11Fe4.7Mn.通过萃取态试样确定了另一种富铁相的化学式为Al15.97Sil4.8.82Fe4.24Mn,并且该相为Al-22Si-3Fe-1.8Mn合金中最先析出的高温相.     

Fe/Si合金的高温互扩散行为研究

利用化学气相沉积(CVD)技术制备6.5%Si钢时,Fe/Si合金互扩散行为对于工业化生产时控制硅的扩散起着至关重要的作用。采用CVD技术,通过控制扩散温度的变化,制备了一系列硅含量3.1%和14.3%的Fe/Si合金扩散偶。利用扫描电子显微镜观测了Fe/Si合金的互扩散结果,获得了不同扩散温度下的硅含量分布曲线,并结合Boltzmann-Matano法及Grank修正法进行处理。研究表明:随着扩散温度的升高,硅的扩散距离也随之增大;在1 000~1 200℃温度范围内,Fe/Si合金的互扩散系数随硅含量的增大而增大,其范围在(0.43~16.8)×10-12m2/s,且Fe/Si合金的互扩散行为遵循Arrhenius经验公式;进一步计算得到Fe/Si合金互扩散的激活能和频率因子,范围分别在48.88~55.12 kcal/mol及1.57~2.55 cm2/s之间,并随着硅含量的增大而增大。     

CVD法制备6.5%Si硅钢过程中的微观结构对硅扩散的影响研究

目的 研究渗硅过程中的晶界占比对渗硅质量的影响,从而探究出制备6.5％Si硅钢的合理工艺.方法 通过CVD法,利用真空管式炉制备6.5％Si硅钢.通过高温金相实验探究温度对晶粒尺寸的影响,利用高温与常温下的金相实验、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)分别统计平均晶粒尺寸、平均晶界宽度和扩散方向上晶粒内部与晶界上的硅含量,再利用MATLAB和Abaqus软件求解扩散系数和模拟分析微观渗硅.结果 1200℃下反应60 s,再扩散至140 s时,平均晶粒尺寸为140.45μm,平均晶界宽度为76.31 nm,由实验数据计算得到的晶粒内部扩散系数为9.026×10–6 mm2/s,晶界扩散系数为2.924×10–3 mm2/s,晶界占比为0.163％.结论 晶界会影响渗硅扩散的速率与时间,晶界占总体积的比例越高,硅扩散越快,但相同时间内扩散越不均匀,导致硅钢片塑性下降.     

AISI304表面硅化物渗层的制备及其900℃循环氧化性能研究

采用NaCl:KCl:NaF=2:2∶1(摩尔比)的中性熔融盐作为载体,Na2SiF6∶ Si=8:2粉末做为渗硅剂,以SiO2为助渗剂,800℃下渗硅5h可实现在AISI 304不锈钢表面形成厚约600 μm的富含Cr、Ni合金元素的Fe3Si型硅化物渗层,研究了渗层在900℃下的循环氧化行为.采用X射线衍射仪分析了渗层和氧化膜的物相组成,用附带能量色散谱仪附件的扫描电子显微镜研究了渗层和氧化膜截面的形貌和成分.结果表明,渗层为以Fe3Si相为主,Cr在渗层中含量低于其在304不锈钢基体中含量,而Fe和Ni在基体和渗层中的含量大致相当.氧化动力学遵从二次抛物线规律;Cr和Si元素发生上坡扩散形成以SiO2和Cr2O3为主的内层氧化膜,外层氧化膜以Fe2O3为主,这种复合氧化膜是渗层具有优异抗氧化性能的原因.     

Al-Si-Fe-CU-Mg-Ni合金中复合Fe-Si相的研究

利用透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)等手段研究了A1-Si-Fe-Cu-Mg-Ni合金中复合Fe-Si相的形貌及Fe-Si相对合金高温强度的影响.结果表明:在多元Al-Si-Fe-Cu-Mg-Ni合金中,铁相球化处理后形成块状铁相,且块状铁相与初晶硅相紧密结合,形成复合Fe-Si相.Fe相与初晶硅的连接有明显过渡,过渡层中Si相的晶体结构与FeSi相类似,均为简单立方结构,且(121)FeSi∥(010)Si.强度实验还发现Fe相的形态对合金的高温强度有很大的影响,其中针片状Fe相对合金高温强度的提高最小,而复合Fe-Si相对合金高温强度的提高幅度最大,多元A1-Si合金在350℃下的高温强度可达106.05 MPa.