锑矿资源报道之二十—锑在电工钢中的应用与研究

锑矿资源报道之二十—锑在电工钢中的应用与研究

2010-05-13 09:55:12 阅读6 评论0 字号:

产品中的织构对磁性有重要影响,特别是电工钢中的铁损和磁通量密度,结晶织构与磁性有关。在目前的研究工作中,织构对无取向钢的磁各向异性影响。磁各向异性具有十分重要的作用,因为用于工业生产用的普通马达电效率很大程度上取决于磁各向异性,磁各向异性表示在电工钢中的轧制方向和横向方向两者之间的磁性差别。一些织构可提供需要的磁性,例如:高磁感应强度和低铁员,这是因为有利的立方织构和高斯织构取向平行于磁性发展方向(即优先结晶定向),结晶通过从回复到再结晶过程中的晶界移动,优先向取向发展。(100)和(111)取向与硅钢中的磁感应强度密切相关,也就是说,(100)组元的高强度有利于提高材料的磁性,但是,(111)组元则不利于提高材料的磁性。通过适当地控制加工过程得到这些有利于提高磁性材料的织构。换句话说,磁性取决于化学成份和影响织构及晶粒尺寸的加工参数。无取向电工钢要求材料所有方向磁性均匀,以保证电机在使用过程中保持理想的磁性。通过减少(111)织构组元和提高其它织构组元,特别是(100)和(110)组元,可达到无取向状态也成为一个不争的事实。总的来说,(111)织构强度随着(110)[001]织构的增加而减少,电工钢的磁性随轧制方向的角度变化而不同,沿轧制方向的磁通量密度高于横截面方向的磁通量密度,但是,对于铁损来说,反之亦然。由于磁性取决于结晶取向,它受易于磁化的立方和高斯织构取向和难于磁化的Y纤维织构取向影响。磁各向异性被定义成沿结晶取向的差异,因此,无论磁性材料沿结晶方向是否易于磁化或者难于磁化,它明显受结晶取向的影响。铁是三维磁各向异性材料,具有三个易磁化轴[100],[010]和[001]。当电工钢被磁化后,磁畴壁显现或消失,因此,通过湮灭磁畴壁使能量发生消耗,最终导致功率损失(铁损)。
        在电工钢中,磁各向异性受特殊合金化元素影响。众所周知,锡作为一个有效元素可通过得到需要的织构提高硅钢的磁性,它可沿晶界优先偏析。锑与锡相类似,可提高电工钢的磁性,因为当将其加入钢中时,可提高{100}(uvw>织构。锑在晶界偏析时,能有选择地影响再结晶铁素体晶粒长大,抑制(111)晶粒的长大,在轧制面的(111)晶粒数由于锑的加入而减少。在退火过程中,由于硼可在晶界处析出BN沉淀物,因此限制了晶粒的长大。为了衡量织构对磁性影响的有效性,引入织构因子概念,织构因子可被定义成立方织构和高斯织构的体积分数总和与Y纤维织构的比值,因为前2种织构有利于提高磁性,而后者织构不利于提高磁性。
        在钢中加入锡和锑元素后,其立方织构和高斯织构高于含硼钢的立方织构和高斯织构。与含硼钢和非合金钢相比,在钢中加入锡和锑2个元素后,Y纤维织构的体积分数较低,该织构不利于铁损和磁感应强度的磁性。因此,在含锡和锑的合金钢中,其织构因子明显高于含硼钢中的织构因子,这意味着锡和锑元素均能有效地提高(100)[001]立方织构和(110)[001]高斯织构,但是,在再结晶长大阶段,可抑制(111)[UVW](Y)取向的形成。织构因子对磁各向异性的作用并不相同,这与添加的锡、锑和硼合金元素有关。
        铁损的各向异性与织构因子成反比,铁损的各向异性随织构因子的增加而减少。织构因子取决于所添加的元素。含硼钢具有较低的织构因子,表现出很高的铁损各向异性,但是,与之相反,在用锡和锑元素合金化的钢中,其织构因子较高,并且铁损各向异性相对较低。织构因子和铁损以及磁通量密度各向异性两者之间的关系,磁通量密度的各向异性随织构因子的增加而增加。磁感应强度的各向异性也很有可能取决于合金化元素,也就是说,含锑钢的织构因子{zg},但是,其磁通量密度的各向异性{zg}。含锡钢的织构因子和磁通量密度的各向异性仅次于含锑钢的情况,而含硼钢具有较低的织构因子,表现出相当低的磁通最密度各向异性。上述结果显然表明:立方织构和高斯织构能非常有效地提高磁性,但是这并不意味着具有高体积分数的立方织构和高斯织构能够真正有效减轻铁损和磁通量密度的各向异性。
        结论:
        (1)添加锡和锑可有效地提高磁感应强度并且减少铁损。
        (2)与含硼合金钢相比,含锡和锑合金钢可提高立方织构和高斯织构,但是减少Y纤维织构。
        (3)与添加硼元素相比,添加锡和锑元素后的结果表明:铁损的各向异性较小,磁通量密度较高。
        (4)铁损的各向异性和织构因子两者之间的关系成反比,磁感应强度各向异性和织构因子的关系成正比。铁损和磁通量密度的各向异性取决于添加的化学元素,与硼合金钢相比,含锡和锑的合金钢中,铁损的各向异性较小,但是与其它元素合金钢相比,在含锡和锑的合金钢中,磁通量密度的各向异性较高。

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