CN1200128C - 具有塑性变形能力的Fe－6.5wt%Si复合块体材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备Fe-6.5wt%Si块体材料的方法。具有塑性变形能力的Fe-6.5wt%Si复合块体材料的制备方法，其特征是按下述步骤实现：1)将所制备的Si-Fe复合粉进行SPS烧结，获得厚1.5～2mm的块体材料，烧结条件为：烧结温度500℃～600℃，保温1-5分钟，升温速率150℃/分钟，烧结压力30～60MPa，真空≤6Pa；2)对所烧结的块体材料进行反复压延，获得厚度为0.3mm左右的片材。这种块体材料具有塑性变形能力，可在室温下进行轧制；本发明的特点在于克服高硅硅钢传统制备方法的加工脆性。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备Fe-6.5wt％Si块体材料的方法，具体地讲涉及一种用放电等离子烧结(放电等离子)制备具有塑性变形能力的Fe-6.5wt％Si块体材料的方法。
背景技术
含硅6.5wt％的特种硅钢片是一类性能优异的软磁合金，与传统硅钢片(含~3wt％Si)相比，它具有高磁导率、高饱和磁感应强度、低磁致伸缩和低铁损等更优异的软磁性能及高频特性，因此更适合应用于发电机、变压器及各种电机、电器等，特别是其低铁损和接近于零的磁致伸缩系数，对降低变压器的噪声和实现电机、电器的超小型化和超大型化、减少能耗都极为有利。但是，随Si含量的增加，硅钢片的质地变脆，其加工性能很差，难以用传统方法轧制成型，严重制约了6.5wt％Si钢片的生产和应用。为此，近年来陆续产生了一些新的6.5wt％Si钢片的制备方法，如CVD连续渗硅、快淬工艺等。其中，CVD工艺发展的最为成熟，日本的钢管公司(NKK)已经成功地运用此技术实现了小规模的工业化生产。但是，目前世界上仅NKK公司一家利用CVD连续渗硅工艺生产6.5wt％Si钢片，规模和产量都无法满足国际软磁市场的需要，而且带材仍很脆，其剪裁尚需激光切割工艺，加上这种制备工艺过程复杂，能耗、成本高，作业环境恶劣(有高温氯气产生)，不能满足“投入-产出比”即经济效益的要求和环保需求。快淬工艺可获得100~200mm宽，100~400μm厚的薄带。但由于产品的宽度和厚度都十分有限，形状精度难以控制，因此工业化大规模生产比较困难，形成不了规模经济效益。
研究者在对硅钢脆性形成机理的研究基础上，提出利用粉末冶金方法制备高硅硅钢片，解决其加工过程中的脆性问题的新思路。具体地说，即首先制备具有塑性变形能力的Si-Fe包覆型复合粉，再进行轧制，最后高温扩散处理，将Si均匀分布在基体中。
为了能够将所制备的复合粉轧制成高密度的片材，需要提高粉末间的粘结性，采用烧结技术是解决问题的方法之一。但所制备的Si包覆Fe的复合粉属热力学非平衡态，传统烧结技术将破坏这种非平衡态，因此研究者采用放电等离子进行快速烧结。查新检索表明：有研究者用放电等离子烧结Fe、Si混合粉末，烧结后的块体不能进行轧制，用放电等离子烧结Si-Fe包覆型复合粉的研究还没有专利或研究报道。
发明内容
本发明的目的是：制备出具有塑性变形能力的Fe-6.5wt％Si块体材料，这种块体材料具有塑性变形能力，可在室温下进行轧制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：具有塑性变形能力的Fe-6.5wt％Si复合块体材料的制备方法，在获得的具有塑性变形能力的Si-Fe复合粉的基础上，对其进行放电等离子烧结。其目的为(1)使复合粉之间获得一定的自粘结性；(2)控制Si扩散，保持复合粉原始的塑性变形能力。
本发明的具体实现过程详述如下：
1)将所制备的Si-Fe复合粉进行放电等离子烧结，获得厚1.5～2mm的块体材料，烧结条件为：烧结温度500℃～600℃，保温1-5分钟，升温速率150℃/分钟，烧结压力30～60Mpa，真空≤6Pa；
2)对所烧结的块体材料进行反复压延，获得厚度为0.3mm的片材。
本发明是在制备Si-Fe包覆型复合粉的基础上，对复合粉进行放电等离子低温处理，将其烧结成多孔块体。本发明的特点在于克服高硅硅钢传统制备方法的加工脆性。这种块体材料具有塑性变形能力，可在室温下进行轧制。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图
图2是Si-Fe复合粉在600℃、放电等离子烧结后的微观结构图
图3是本发明表明晶粒已被拉长微观分析图
具体实施方式
硅-铁均匀包覆型复合粉的制备方法，按下述步骤进行：(1)利用高能粉碎设备将微米级Si粉粉碎成纳米级Si粉；(2)将重量百分比为6-7的纳米级Si粉与重量百分比为93-94的微米级Fe粉进行混合球磨，获得Si-Fe均匀包覆型复合粉。
如图1所示，具有塑性变形能力的Fe-6.5wt％Si复合块体材料的制备方法，按下述步骤实现：1)将所制备的Si-Fe复合粉进行放电等离子烧结，获得厚1.5～2mm的块体材料，烧结条件为：烧结温度500℃～600℃，保温1-5分钟，升温速率150℃/分钟，烧结压力30～60Mpa，真空≤6Pa；2)对所烧结的块体材料进行反复压延，获得厚度为0.3mm的片材。
实例1：
10克已制备的Fe-6.5wt％Si包覆型复合粉置于30×20的矩形模具中，利用放电等离子烧结(放电等离子-1050)设备进行烧结。烧结温度为600℃，烧结压力60Mpa，真空6Pa，保温1分钟。烧结后的样品厚度为1.5mm。电子探针微观分析表明：颗粒间已具有良好的结合，同时Si仍保持在粉末表面，并未显著扩散进α-Fe颗粒内，如图2所示。对该样品在室温进行轧制，经多次反复压延获得厚度为0.3mm的Fe-6.5wt％Si薄片。对轧制的片材的微观分析发现：颗粒被拉长，显示出Fe颗粒的塑性变形性(如图3所示)。
实例2：
15克已制备的Fe-6.5wt％Si包覆型复合粉置于30×30的矩形模具中，利用放电等离子烧结(放电等离子-1050)设备进行烧结。烧结温度为500℃，烧结压力60MPa，真空6Pa，保温5分钟。烧结后的样品厚度为1.6mm。对该样品在室温进行轧制，经多次反复压延获得厚度为0.3mm的Fe-6.5wt％Si薄片。
Claims (1)
1、具有塑性变形能力的Fe-6.5wt％Si复合块体材料的制备方法，其特征是按下述步骤实现：1)将所制备的Si-Fe复合粉进行放电等离子烧结，获得厚1.5～2mm的块体材料，烧结条件为：烧结温度500℃～600℃，保温1-5分钟，升温速率150℃/分钟，烧结压力30～60Mpa，真空≤6Pa；2)对所烧结的块体材料进行反复压延，获得厚度为0.3mm的片材。
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