[发明专利]一种高性能高铝硅钢的制备方法

说明书

一种高性能高铝硅钢的制备方法，属于粉末冶金技术领域。本发明以气雾化硅铁粉、铝粉和磷铁粉为原料，经充分球磨混料后得到Fe‑Si‑Al‑P混合粉末，经真空退火后通过粉末轧制的方法形成生坯薄板，经高温烧结使其冶金结合，多道次热轧至一定厚度后再经2‑5次冷轧，最后经高温退火，得到具有优良性能的高铝硅钢薄片。本发明在Fe‑Si体系中引入Al、P元素，既可以有效提高了材料的软磁性能参数，且利用具有良好延展性的Al粉改善了体系的成形性，保证粉末轧制成形，具有操作简单、生产效率高、产品精度高、无污染与夹杂、性能优异等优点。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种高性能高铝硅钢的制备方法。

背景技术

硅钢是电力、电子和电讯工业用以制造发电机、电动机、变压器、继电器、互感器以及其它电器仪表的重要磁性材料，是产量最大的金属功能材料之一。硅钢的性能比铁优越，具有电阻率高(是电工纯铁的几倍)、涡流损耗低、饱和磁感应强度高、价格便宜且稳定性好等优点，而且易于批量生产，是目前应用量最大的软磁材料。硅钢片中随着含硅量的增加，可使电阻率、磁导率增加，矫顽力、磁致伸缩系数降低，可减少涡流损耗及磁滞损耗等。然而含硅量增加会使材料变硬变脆，导热性与韧性下降，对散热和机械加工不利。

铝在电工钢中的作用与硅是有类似之处的。上世纪五六十年代曾制备出含16％Al的阿尔彼姆合金，并将之轧制到0.15-0.2mm的厚度，900-1000℃退火并在水中于600℃淬火后最大磁导率达到了90000，具有很低的磁滞损耗和涡流损耗。同时，实验证明阿尔彼姆钢由于大量Al的加入会增加其耐腐蚀性。然而，在传统熔铸方法中，由于铝极易被氧化，导致该种钢的表面容易出现缺陷、低倍夹杂、点状偏析等重大质量问题，特别是在冶炼过程中，所以冶炼高铝钢的难度相对较大。而粉末冶金方法中加入纯净度高的气雾化铝粉，无论是成形还是烧结过程均可很好的避免这种问题。

磷在硅钢中也具有和硅相似的优点，而且对强磁场下的磁感应强度影响不大。在Si含量相同的情况下,随着P含量的提高,电阻率增加，矫顽力降低，具有降低涡流损和磁滞损耗的作用。同时，P对提高磁导率也有意义。二十世纪八九十年代，我国已对低硅钢中加入少量磷元素有了一定的研究，虽然取得了一定的成果，但是绝大部分均处于实验室研究阶段，且由于采用传统制备方法成材率低、性能也不稳定的缘故并未得到推广和使用。

因此，研究和开发可行性高、性能优异、经济有效、成熟稳定的高铝硅钢工艺路线是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能高铝硅钢的制备方法。传统粉末冶金法在制备高纯净度、高性能硅钢薄片上存在着诸多限制。采用纯净度高的气雾化合金硅钢粉会导致其成形性大大下降，掺入粘结剂则势必会影响其纯净度和磁性能参数。本发明充分利用粉末冶金的本征优势，在气雾化硅钢粉末中引入Al元素和P元素，能够很好的提升粉末体系成形性，同时进一步改善了其磁性能。而Al和P在传统熔铸法中会分别由于极易氧化和偏析的缘故难以顺利加入。因此，本发明在解决硅钢生产工艺和提升性能上具有无可比拟的优势，且操作简单、生产效率高、产品精度高、无污染与夹杂、保证了高铝硅钢薄片优良的磁学和力学性能。

一种高性能高铝硅钢的制备方法，其具体步骤为：

(1)原材料准备：准备30-60μm的气雾化硅铁粉，5-30μm的氮气雾化铝粉以及5-30μm磷铁合金粉；

(2)混料：将硅铁粉、铝粉以及磷铁合金粉按照Fe-(3-5)wt.％Si-(3-5)wt.％Al-(0.05-0.2)wt.％P比例进行配料，采用滚动球磨机进行球磨混料，制成混合粉末；

(3)粉末处理：将上述混合粉末在真空烧结炉中进行退火，在300-450℃下加热2-4h，充分去除加工硬化所产生的应力。

(4)粉末轧制：采用30-60°倾斜轧机进行轧制，利用轧辊与粉末间的摩擦力喂料，轧制出生坯薄板；