CN105956274A - 通过织构指数评价无取向硅钢磁性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过织构指数评价无取向硅钢磁性能的方法，该方法中，所有包含〈001〉的取向晶粒作为有利织构，所有包含〈111〉的取向晶粒作为不利织构，然后通过织构指数的计算，能准确评价织构的优劣，从而对无取向硅钢的磁性能进行分析；本发明评价无取向硅钢磁性能的方法简便、实用，可以作为常规方法应用于硅钢的织构评价和磁性分析；另外，本发明评价无取向硅钢磁性能的方法在旋转中的电机中应用非常有优势，在旋转电机中，硅钢的磁化矢量方向是不断地连续变化的，因此，可以根据待检测试样指定方向的TI值来计算织构参数对指定方向磁性的影响；通过各个方向的平均织构参数值还可以准确评价旋转电机中硅钢的平均磁性能。

Description

通过织构指数评价无取向硅钢磁性能的方法

技术领域

本发明属于无取向硅钢研究领域，具体涉及一种通过织构指数评价无取向硅钢磁性能的方法。

背景技术

在硅钢的生产和研究中，研究者需要对产品的工艺或成分进行评价，以改进工艺或成分，从而提高实物性能。因此，为之而进行的织构分析，除了织构组分的分析，还应该包括对织构的优劣的评价，并与磁性能有较好的对应关系。为此，文献《锡对低硅无取向电工钢磁性能的影响》提到针对无取向电工钢利用有利织构和不利织构的织构密度之比—织构参数(Texture Parameter)来评价无取向电工钢织构的优劣。

$T_p=\frac{{(I/I_R)}_{100}+{(I/I_R)}_{110}+{(I/I_R)}_{210}+{(I/I_R)}_{310}}{{(I/I_R)}_{211}+{(I/I_R)}_{111}+{(I/I_R)}_{332}+{(I/I_R)}_{433}}$

但这个参数很简陋，舍弃了很多信息，并且织构的选项也欠妥,公式中并未涵盖所有有利织构和不利织构。

文献《Low silicon non-grain-oriented electrical steel:linking magneticproperties with metallurgical factors》提到织构因子(Texture Factor)的概念，其等于用包含{100}面的晶粒体积分数比上包含{111}面的晶粒体积分数：

$TF=\frac{V\left\{100\right\}\%}{V\left\{111\right\}\%}$

这一方法最大的问题在于对于同一试样，TF值为一常数，与试样的具体取向无关，其只能评价标准爱泼斯坦方圈样测试轧向试样和横向试样的磁性平均值，但是实际电机是旋转的，磁化矢量方向也在不断变化，无取向硅钢不同方向的磁性也是有差异的，而TF无法反应这一差异。

文献《Correlation between microstructure，Texture，and magneticinduction in non-oriented electrical steel》中提到织构对磁性的影响时提到了两个参数：A-磁化矢量方向与最近的〈100〉方向之间的最小角度的取向平均值、MAE-磁晶各向异性能；这两个参数的确定和计算都相当复杂，而且非常困难，而且目前也没有相关软件能快速准确计算这些参数。

由于晶体学对称性的关系，其中若干个晶向常常是等同的，它们构成一个晶向族，用〈uvw〉来表示这一系列的晶向。例如，对于立方晶系，〈100〉包含[100]、[010]、[001]、共六个晶向；〈110〉包含[110]、[101]、[011]、 共十二个晶向，〈111〉包含[111]、 共八个晶向。{hkl}表示一个晶面族，{100}包含(100)、(010)、(001)、共六个晶面，{110}包含(110)、(101)、(011)、共十二个晶面，{111}包含(111)、共八个晶面。

在立方晶体轧制样品坐标系中用{hkl}〈uvw〉表示某一晶粒的取向，h,k,l为晶面指数，u,v,w为晶向指数，这种晶粒的取向特征为{hkl}晶面平行于轧面，〈uvw〉晶向平行于轧向，若h·u+k·v+l·w＝0，则该〈uvw〉晶向位于{hkl}晶面内，其中“·”表示乘以。

磁化的难易程度与晶体取向有关而不是晶面，但是由于晶体学的对称性，不同晶面有不同的晶向。〈100〉为最易磁化方向，由于无取向硅钢所应用的电机是旋转的，因此含有最多〈001〉的晶面就是最理想的。由于{100}晶面含有的〈001〉最多，{100}〈uvw〉或立方纤维织构是最为理想的，而γ纤维织构是最差的。织构因子(Texture Factor)的概念就是这样提出的，但这样的分析不够全面，因为除了{100}面以外，其他晶面{hk0}，例如{110}、{120}、{130}、{140}等晶面也包含〈001〉。在计算γ纤维织构体积分数的过程中，容许15°的角度偏差，因此与{100}面的角度大于15°时其对立方纤维织构的贡献可忽略不计。因此{100}面与其他晶面{110}，{120}和{130}的角度偏差分别为45°，27°，18°，都高于15°的角度偏差，但是在轧制面它们都含有大量〈001〉，尤其是当无取向硅钢整体没有表现出明显择优取向时，这些晶面对〈001〉的体积分数贡献就显得尤为重要。

另外，除了{111}面以外，其他晶面也含最难磁化的〈111〉，这就意味通过增加轧制面内{hk0}晶面里的〈001〉的数量，减少轧制面内{hkl}晶面里的〈111〉的数量总是对磁性有利。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种评价无取向硅钢磁性能的方法，通过织构指数的计算，准确评价织构的优劣，从而对无取向硅钢的磁性能进行分析。

为实现上述目的，本发明所设计的评价无取向硅钢磁性能的方法，包括如下步骤：

1)X-Ray衍射仪采集数据：截取待检测试样，对待检测试样中每个晶粒的衍射数据进行扫描和采集；

2)处理数据：得到{110}、{200}、{211}三张不完整极图，从三张不完整极图采用Textool软件计算取向分布函数(ODF)形成ODF图；

3)利用ODF图对待检测试样中所有包含〈001〉、和〈111〉的晶粒体积分数分别求和计算；

4)计算待检测试样沿指定方向的织构指数(Texture Index)：

。

背景技术中已详细阐述：在立方晶体轧制样品坐标系中用{hkl}〈uvw〉表示某一晶粒的取向，h,k,l为晶面指数，u,v,w为晶向指数，这种晶粒的取向特征为{hkl}晶面平行于轧面，〈uvw〉晶向平行于轧向，若h·u+k·v+l·w＝0，则该〈uvw〉晶向位于{hkl}晶面内。

进一步地，所述步骤4)中的指定方向为磁化方向。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明中，所有包含〈001〉的取向晶粒作为有利织构，所有包含〈111〉的取向晶粒作为不利织构，然后通过织构指数的计算，能准确评价织构的优劣，从而对无取向硅钢的磁性能进行分析；本发明评价无取向硅钢磁性能的方法简便、实用，可以作为常规方法应用于硅钢的织构评价和磁性分析；另外，本发明评价无取向硅钢磁性能的方法在旋转中的电机中应用非常有优势，在旋转电机中，硅钢的磁化矢量方向是不断地连续变化的，因此，可以根据待检测试样指定方向的TI值来计算织构参数对指定方向磁性的影响。通过各个方向的平均织构参数值还可以准确评价旋转电机中硅钢的平均磁性能。

附图说明

图1为本实施例中待检测试样消除应力退火前的组织；

图2为本实施例中待检测试样消除应力退火后的组织；

图3为本实施例中织构指数TI与磁感B₅₀₀₀之间的关系；

图4为本实施例中织构指数TI与铁损P_1.0/400之间的关系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

1)取0.30mm某高牌号无取向硅钢成品板，待检测试样尺寸为30mm×30mm，对待检测试样中每个晶粒的衍射数据进行扫描和采集；用X-Ray衍射仪测试{110}、{200}、{211}三张不完整极图，由三张不完整极图采用Textool软件计算取向分布函数(ODF)形成ODF图；利用ODF图对轧制面内所有晶面{hkl}(如{100}、{110}、{210}、{310}、{111}、{211}、{332}、{433}等晶面)内的所有包含〈001〉和〈111〉的晶粒体积分数分别求和计算，重点对轧向(L)和横向(C)试样中包含{hkl}〈001〉(l＝0，即所有〈001〉方向)、{hkl}〈111〉(h+k+l＝0，即所有〈111〉方向)取向的晶粒体积分数分别求和计算。

2)对以上待检测试样在N₂中进行750℃×2h消除应力退火，织构测试内容同步骤1)。

3)分别计算消除应力退火前和消除应力退火后的试样不同方向的织构指数TI、织构参数Tp和织构因子TF。

4)测试待检测试样消除应力退火前后不同磁化方向的铁损P_1.0/400和B₅₀₀₀。

图1为待检测试样消除应力退火前的组织，图2为待检测试样消除应力退火后的组织，由图1、图2可以看出，消除应力退火前后晶粒尺寸并无明显变化，对于同一种材料，可以认为待检测试样消除应力退火前后不同磁化方向的磁性变化仅受织构影响。

由X-Ray衍射仪测试得到的ODF图计算各织构组分体积分数代入织构指数TI、织构参数Tp和织构因子TF计算公式，结果如表1所示。

表1消除应力退火前后待检测试样不同方向的织构评价参数与对应磁性

从表1可以看出，TI在消除应力退火后明显上升，织构得到改善，因此磁性也得到改善，而Tp和TF既无法反应不同方向磁性的差别，也无法体现消除应力退火前后磁性的差别。

图3为织构指数TI与磁感B₅₀₀₀之间的关系，图4为织构指数TI与铁损P_1.0/400之间的关系。根据表1、结合图3、图4，可以看出织构指数TI与磁感B₅₀₀₀和铁损P_1.0/400有着较好的线形对应关系。

Claims (2)

1.一种通过织构指数评价无取向硅钢磁性能的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)X-Ray衍射仪采集数据：截取待检测试样，对待检测试样中每个晶粒的衍射数据进行扫描和采集；

2)处理数据：得到{110}、{200}、{211}三张不完整极图，从三张不完整极图采用Textool软件计算取向分布函数(ODF)形成ODF图；

3)利用ODF图对待检测试样中所有包含〈001〉、和〈111〉的晶粒体积分数分别求和计算；

4)计算待检测试样沿指定方向的织构指数；

$TI=\frac{\&Sigma;V\left(\right\{hkl\}<001>)\%}{\&Sigma;V\left(\right\{hkl\}<111>)\%}$

2.根据权利要求1所述通过织构指数评价无取向硅钢磁性能的方法，其特征在于：所述步骤4)中的指定方向为磁化方向。