收藏本站
《燕山大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

熔盐脉冲电沉积制备高硅钢的研究

杨海丽  
【摘要】:本文以实现制备磁性能优异的硅含量约为6.5 wt%的高硅钢为目的。在对国内外硅钢研究现状进行了深入分析的基础上,对熔盐脉冲电沉积制备高硅钢中的各个环节进行了研究。 本文采用熔盐脉冲电沉积法使硅沉积在硅含量3.53 wt%低硅钢基体上,然后对表面富硅的钢板进行扩散退火处理,制备了硅含量约6.5 wt%的高硅钢。采用混料设计中的对称单纯形设计法对电沉积所用熔盐NaCl-KCl-NaF-SiO_2的配比进行了优化,并建立了渗硅层厚度与熔盐各组分含量之间的回归方程;采用差热分析法、X射线衍射法、阿基米德法、平行四电极法和拉环法对熔盐体系的初晶温度、相结构、密度、电导率以及表面张力进行了测定。 在熔盐脉冲电沉积硅的过程中,运用增重法、辉光放电光谱仪、光学显微镜、扫描电镜、原子力显微镜和X射线衍射仪研究了平均电流密度、占空比、频率、沉积温度及沉积时间等工艺参数对渗硅层的沉积速率、成分分布、组织特征及相组成的影响;利用Fick第二定律对熔盐脉冲电沉积过程中硅在基体中的扩散规律进行了研究;应用热力学理论对渗硅层中存在的物相进行了计算,通过平衡常数计算了渗硅层中不同Fe、Si含量的铁硅合金的物相组成及其相对含量,并通过X射线衍射逐层分析渗硅层中的物相加以验证;采用辉光放电光谱仪测定电沉积后硅含量沿厚度方向的分布曲线,然后利用ORIGIN软件求积分的方法,确定了扩散退火后平均硅含量约为6.5 wt%的电沉积工艺,并计算了硅均匀化退火所需时间;采用取向分布函数及取向线分析方法对基体、沉积态试样和扩散退火后高硅钢薄板织构变化进行了研究。 研究结果表明,最优熔盐配比为NaCl-KCl-NaF-SiO_2的摩尔比为1:1:3:0.3,此时可获得最大的渗硅层厚度;熔盐各组分中NaF对渗硅层厚度的影响最为显著,随着NaF含量的增加渗硅层厚度增大,并且NaF含量在40%~60%时,渗硅层厚度增大更为显著;最优配比熔盐的初晶温度为783.0℃,物相检测表明熔盐由NaCl、KCl、NaF及Na_2SiF_6组成,生成了新物质Na2SiF6,800℃时熔盐的密度为1.8252 g·cm~(-3),电导率为0.0485 S.cm-1,表面张力为0.1718 N/m。熔盐电沉积过程中温度对硅在低硅钢基体中的扩散影响较大,750℃,800℃,850℃电沉积时硅在基体中的扩散系数分别为0.053439μm2/s,0.14378μm2/s,0.904757μm2/s;硅在低硅钢基体中的扩散激活能为269.32 KJ/mol,硅原子在钢中主要是通过空位扩散机制进行扩散;从表面到基体渗硅层的组成相为:Fe_3Si→Fe_3Si+α-Fe(Si)→α-Fe(Si);确定了在NaCl-KCl-NaF-SiO_2摩尔比为1:1:3:0.3熔盐中,以厚度为0.3 mm硅含量为3.53 wt%的低硅钢为基体,获得硅成分均匀且含量约6.5 wt%的高硅钢的电沉积工艺及扩散退火工艺。电沉积工艺条件为平均电流密度120 mA/cm2,周期1000μs,占空比20%,沉积温度800℃,沉积时间60 min;扩散退火工艺为1050℃保温40 min。所制备的高硅钢试样与热轧态基体和沉积态硅钢相比不利织构{111}110和{111}112减弱,有利的高斯织构{110}001和立方织构{100}001均有所增强,有利于提高硅钢的磁性能。最终获得的厚度为300μm硅含量约6.5 %的高硅钢的铁损P5/1K=9.735 W/kg,低于普通取向硅钢;磁感B50T=1.916 T,高于普通取向硅钢。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Pulsed Nd:YAG laser cladding of high silicon content coating on low silicon steel[J];Journal of University of Science and Technology Beijing;2007年04期
2 ;Characterization of Fe_3Si-based coatings on low silicon steel by pulsed Nd:YAG laser cladding[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年02期
3 张加民;辉光放电光谱仪及其在表面分析中的应用[J];表面技术;2003年06期
4 吴纯素;;熔盐体系电沉积技术进展[J];材料保护;1990年Z1期
5 马李;孙跃;赫晓东;李垚;;电子束物理气相沉积工艺制备超薄高温结构材料的研究[J];材料导报;2006年11期
6 ;Magnetic Properties and Workability of 6.5% Si Steel Sheet Manufactured by Siliconizing Process[J];Journal of Materials Science & Technology;2000年02期
7 董丹阳;刘常升;张滨;苗隽;;硅钢表面激光熔覆高硅涂层对性能的影响[J];材料研究学报;2007年04期
8 王沿东,徐家桢,左良,梁志德;用沉积-扩散法生产Fe-65mg·g~(-1)Si合金薄带的扩散过程计算机模拟[J];材料研究学报;1996年02期
9 胡广勇,武保林,王刚,王轶农,左良,C.Esling;CVD法制取Fe-6-5% Si薄板的扩散工艺计算机模拟[J];东北大学学报;1999年04期
10 员文杰;沈强;张联盟;;粉末轧制法制备Fe-6.5%Si硅钢片的研究[J];粉末冶金技术;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李运刚;熔盐电化学法制备Fe-W功能梯度材料的基础研究[D];东北大学;2005年
2 黄涛;异步轧制高纯铝箔织构控制的研究[D];东北大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 胡长征;粉末冶金方法制备高硅铁硅合金的探索性研究[D];武汉理工大学;2004年
2 梁精龙;熔盐法沉积Si及制备Fe-6.5wt%Si薄板研究[D];河北理工大学;2005年
3 王娜;熔盐电化学法制备Fe-W功能梯度材料的基础研究[D];河北理工大学;2005年
4 于凤云;铁素体区热轧高强IF钢微观组织及织构的研究[D];大连理工大学;2006年
5 沙建萍;高频脉冲电镀镍基纳米SiC复合镀层的研究[D];北京交通大学;2007年
6 蔡宗英;熔盐电沉积法制备Fe-6.5wt%Si薄板研究[D];河北理工学院;2003年
7 樊振海;磁场退火对无取向硅钢组织和磁性能影响的实验研究[D];内蒙古科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严玲;刘仁东;严平沅;周敬;;汽车用轻质TWIP钢的组织演变规律研究[J];鞍钢技术;2010年01期
2 张维维;赵成林;李广帮;王丽娟;;ANS-OB精炼终点温度预报模型[J];鞍钢技术;2010年02期
3 隋少华;混料优化设计理论在焊剂研究中的应用[J];鞍钢技术;1998年07期
4 苏允隆;吴俐俊;宋灿阳;;马钢冶炼含钛矿炉渣性能的研究[J];安徽冶金;2002年02期
5 徐光元;朱涛;潘国平;;冷轧薄板织构的检测及轧制工艺对织构的影响[J];安徽冶金;2003年03期
6 裴陈新;奚铁;;盐酸再生氧化铁粉中硼的来源分析[J];安徽冶金;2007年01期
7 施立发;朱涛;董梅;占云高;;CSP生产半工艺电工钢织构及组织性能的研究[J];安徽冶金;2008年04期
8 汪崇青;;冷轧无取向电工钢连续退火工艺研究[J];安徽冶金;2009年02期
9 操迎梅;;磁性纳米材料的发展及应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年04期
10 王宝森,李建国,薛海涛,邬志刚;稀土在氧-乙炔火焰喷焊层中的作用机理[J];兵器材料科学与工程;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 周小丽;毕红;;磁性Fe3O4纳米线的合成与磁性能研究[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(理科卷)[C];2005年
3 诸涛;程继贵;李扬;黎彦希;;温压成形制备Fe-Si软磁材料的研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
4 龚竹青;邓姝皓;陈文汩;;脉冲电沉积纳米晶镍-铁-铬合金[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
5 王新葵;李宁;张景双;武刚;;苯并三氮唑在锌上的缓蚀行为[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
6 高长益;李俊捷;廖羽森;李万军;;82B热轧盘条自然时效与人工时效性能研究[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年
7 韩跃新;刘杰;李艳军;张淑敏;赵庆杰;;临江式铁锰矿石深度还原—高效分选技术研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
8 刘建涛;张国星;张义文;陶宇;张莹;迟悦;陈琨;;时效处理对FGH4096合金的显微组织和拉伸性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
9 白埃民;何崇智;;单晶和强织构材料宏应力的X光衍射分析方法[A];全国冶金物理测试信息网建网30周年学术论文集[C];2011年
10 周国红;张海龙;张昭;王士维;;碳纤维补强氧化锆基复合材料的制备及其力学性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王成;单轴各向异性左手材料的特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 武立华;电磁超材料非线性特性理论研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 白正宇;添加剂对钯纳米晶的形成及电催化性能的影响[D];河南师范大学;2010年
4 郑腾龙;金属板材弹、塑性性质与材料微结构的关系及其试验测量[D];南昌大学;2010年
5 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
6 徐耀兵;中间盐法石煤灰渣酸浸提钒工艺的试验研究[D];浙江大学;2009年
7 章江洪;电镀锌稀土转化膜工艺及机理研究[D];昆明理工大学;2010年
8 魏永刚;晶格氧部分氧化甲烷制取合成气的基础研究[D];昆明理工大学;2008年
9 徐瑞东;脉冲电沉积制备纳米颗粒增强金属基复合材料的研究[D];昆明理工大学;2008年
10 陈敬超;反应合成银氧化锡复合材料的合成机制与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨青;La-Sr-Fe-Mn-O体系化合物及Pr-K-Fe-Mo-O体系化合物的合成及表征[D];河北大学;2007年
2 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
3 李新义;红壤土壤腐蚀直接、连续监测技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李新蕾;金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D];南昌航空大学;2010年
5 张阿莉;等离子束表面冶金高硅涂层研究[D];山东科技大学;2010年
6 黄国雅;电沉积法制备ZnSe薄膜[D];长春理工大学;2010年
7 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
8 徐蕙;CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征[D];浙江理工大学;2010年
9 李媛乐;高压电子铝箔组织结构和性能的对比研究[D];郑州大学;2010年
10 郭云刚;内生NbC高抗裂耐磨堆焊合金组织和性能的研究[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张玉军,尹衍升;金属间化合物陶瓷复合材料研究进展[J];兵器材料科学与工程;2000年01期
2 马胜利,徐可为;等离子体化学气相沉积(PCVD)硬质膜成膜理论[J];兵器材料科学与工程;2000年02期
3 马英晓,杨平,余永宁,毛卫民;高纯电子铝箔立方织构形成的微观过程[J];北京科技大学学报;2003年02期
4 刘恒三,毛卫民,陈冷,冯惠平;退火方式对深冲压钢板晶粒尺寸不均匀性的影响[J];北京科技大学学报;2004年04期
5 赵辉,王先进,王德城;热镀锌IF钢基板的实验研究[J];北京科技大学学报;1994年02期
6 郝南海,陆伟,左铁钏;激光熔覆过程热力耦合有限元温度场分析[J];中国表面工程;2004年06期
7 徐智谋,郑家燊,张联盟;功能梯度材料和低温制备研究现状及展望[J];表面技术;2000年02期
8 吴纯素;;熔盐体系电沉积技术进展[J];材料保护;1990年Z1期
9 张文辉;脉冲镀硬铬技术的应用[J];材料保护;1996年05期
10 马瑞新,李国勋;熔盐镀钨的历史与发展趋势[J];材料保护;1999年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周勇;铁、硅复合粉末的轧制成型与后续热处理[D];武汉理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚素薇,赵洪英,张卫国,段月琴,王宏智;同轴电缆结构复合丝巨磁阻抗效应的研究[J];功能材料;2005年07期
2 赵中伟;陈爱良;陈星宇;孙培梅;李洪桂;;脉冲阴极电沉积羟基磷灰石涂层[J];中国有色金属学报;2005年12期
3 刘世斌;王秀光;李一兵;郝晓刚;张忠林;段东红;孙彦平;;Ho掺杂对Pt-Ru/C电催化氧化甲醇的性能影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2008年05期
4 王军丽;徐瑞东;胡双丽;;Ni-W-P/CeO_2-SiO_2纳米复合薄膜的高温氧化动力学特征[J];材料热处理学报;2009年04期
5 李莉,魏子栋,李兰兰;电沉积纳米材料研究现状[J];电镀与精饰;2004年03期
6 王子涵;杨滨;铁军;姜涛;杨玉国;张济山;;脉冲频率对电沉积Ni镀层组织和性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2007年S3期
7 薛玉君;兰明明;李济顺;刘红彬;马伟;;超声-脉冲电沉积制备Ni-CeO_2纳米复合材料[J];特种铸造及有色合金;2009年04期
8 张丽芳;;电沉积纳米晶材料的制备方法[J];中国科技信息;2009年11期
9 张学会;刘峥;;脉冲电沉积法制备纳米材料的研究进展[J];材料保护;2009年06期
10 彭成章;朱玲玲;张晓菲;;脉冲电沉积Ni/纳米Al_2O_3复合镀层的组织结构与性能[J];润滑与密封;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯永超;陈四国;魏子栋;;脉冲电沉积Ni-P合金及其性能研究[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
2 何佩;邵光杰;张世品;;脉冲电沉积制备二氧化锰薄膜及其性能研究[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
3 龚竹青;邓姝皓;陈文汩;;脉冲电沉积纳米晶镍-铁-铬合金[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
4 吕彦玲;邵光杰;赵北龙;吴伟;;脉冲电沉积制备二氧化锰薄膜及其超电容性能研究[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
5 谭超;李义久;;二氧化钛纳米管负载二氧化铅高催化活性DSA电极的制备及性能[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
6 王秀光;刘世斌;郝晓刚;张忠林;李一兵;段东红;;脉冲电沉积法制备直接甲醇燃料电池Pt-Ru-La/C电极[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
7 刘晶;章海霞;赵君芙;马淑芳;梁建;许并社;;复合脉冲电沉积制备GaAs薄膜[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 苏永堂;成旦红;张庆;曹铁华;;银-纳米TiO_2复合电沉积及镀层耐蚀性的研究[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
9 刘曰利;陈文;戴英;;一维CuO纳米针材料的直径可控制备研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
10 张欢;郭忠诚;;脉冲电沉积Ni-W-P-SiC复合镀层的工艺及性能[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨海丽;熔盐脉冲电沉积制备高硅钢的研究[D];燕山大学;2011年
2 徐瑞东;脉冲电沉积制备纳米颗粒增强金属基复合材料的研究[D];昆明理工大学;2008年
3 卢俊峰;基于DMH为配位剂的无氰电镀银工艺及电沉积行为研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 何新快;羧酸盐—尿素体系脉冲电沉积铬及铬合金与铁—镍—铬镀层着黑色研究[D];中南大学;2006年
5 刘曰利;一维纳米材料的直径可控制备及其生长机理与物性的研究[D];武汉大学;2006年
6 员文杰;粉末轧制法制备高硅硅钢片的工艺及过程原理的研究[D];武汉理工大学;2007年
7 张中武;定向再结晶及其动力学研究[D];南京理工大学;2008年
8 董丹阳;钢的激光辅助渗硅过程与组织性能[D];东北大学;2008年
9 马晓霞;TiAl基合金固体渗硅层的形成及抗高温氧化机理研究[D];太原理工大学;2007年
10 李翠霞;FePt磁性材料的制备及表面修饰研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张玉碧;脉冲电沉积纳米晶镍及其在金刚石工具制造中的应用研究[D];河南农业大学;2005年
2 孔祥存;氧化铝模板电沉积制备磁性纳米线阵列及其性能研究[D];合肥工业大学;2009年
3 胡双丽;纳米复合镀层的脉冲电沉积制备工艺及性能研究[D];昆明理工大学;2008年
4 王秀光;稀土元素掺杂对Pt-Ru/C电催化性能的影响[D];太原理工大学;2007年
5 韩艳霞;CoFe_2及CoFe_2O_4纳米线阵列的模板制备与磁性能研究[D];内蒙古科技大学;2009年
6 肖飞;脉冲电沉积纳米晶Co、Fe-Ni和Co-Ni马氏体相变和组织稳定性的初探[D];上海交通大学;2010年
7 侯莹;脉冲电沉积Cu/nanoAl_2O_3复合镀层制备、组织结构及其性能研究[D];兰州理工大学;2010年
8 陈燕;脉冲电场强化金属锰沉积行为研究[D];重庆大学;2012年
9 周康伦;A3钢表面Zn及Zn合金薄膜的制备及其耐蚀性能的研究[D];合肥工业大学;2005年
10 黄熠;锡铜基多元合金负极材料的制备及电化学性能[D];福建师范大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026