摘要
硅钢广泛用于制作电机和变压器的铁芯，是电力、电子和军工等行业中用量最大的软磁材料。化学成分、晶粒尺寸和再结晶织构是决定硅钢磁性能的主要因素，其中，成分和晶粒尺寸的优化已经接近极限，而织构仍有巨大的优化空间。现有无取向硅钢的工业生产工艺倾向于获得不利的高应变储能取向的γ（<001>//ND,ND为轧面法向）再结晶织构，而难以制取有利的低应变储能取向的λ（<001>//ND,ND为轧面法向）再结晶织构。因此，采用优化低应变储能织构的方法（如应变诱导晶界迁移，SIBM）强化λ再结晶织构，是改善无取向硅钢磁性能的一种重要路径。织构具有遗传性，热变形对后续冷变形和退火织构演变影响显著，造成有利热变形织构的强度决定硅钢最终的磁性能。然而，目前热变形中的动态再结晶（DRX）机制，以及热变形织构的演变模型研究尚不。 本文以Fe-3.0％Si合金为研究对象，采用热模拟机进行高温平面应变压缩变形，利用电子背散射衍射（EBSD）等技术，分析了热变形中的DRX机制，研究了不同热变形阶段的织构演变规律及初始织构的影响，并建立了定量计算织构演变的模型。主要研究结果如下: Fe-3.0％Si合金的DRX机制受Zener-Hollomon（Z）参数影响显著。随Z参数减小，DRX机制由连续动态再结晶（CDRX）转变为SIBM,转变点约为Z=3.67×1013s-1。当Z＞3.67×1013s-1时，CDRX机制形成新晶粒是应变诱导小角晶界的取向差角不断增大而成为大角晶界的结果;当Z＜3.67×1013s-1时，SIBM机制形成新晶粒通过应变诱导小角晶界辅助下的晶界弓出完成。 Fe-3.0％Si合金的多种热变形织构组分在SIBM作用下呈现出截然不同的演变规律。低 Taylor 因子织构组分（{001}<110>和{001}<210>）不断增强，且 λ（<001>//ND,ND为轧面法向）取向晶粒的晶粒尺寸通过消耗高Taylor因子织构组分（{111}<110>和{111}<112>）而明显增大。在热变形中，中等Taylor因子织构组分可能经历从增强到减弱地逆转，且分割增强和减弱织构组分的临界取向边界持续移向低Taylor因子织构组分。在此基础上，提出一种分辨多种织构组分演变的定量模型，该模型包含依赖临界Taylor因子的定向形核和依赖毗邻晶粒间Taylor因子差的选择生长，可定量预测SIBM诱发的热变形织构演变。 在SIBM机制作用下，初始织构是影响Fe-3.0％Si合金热变形织构演变的重要因素。初始织构不同，中等Taylor因子织构组分（{001}<100>和{112}<110>）可能出现相反的变化趋势，且分割增强和减弱织构组分的临界取向边界持续移动。基于这一现象，提出依赖瞬时平均Taylor因子、晶界能和应变量的临界Taylor因子定量计算方法，并构建了一种分辨多种织构组分演变的定量模型，该模型将定量计算的临界Taylor因子变量引入到定向形核率表达式中，可准确预测不同初始织构条件下SIBM诱发的热变形织构演变。 主要织构组分的体积分数和晶界迁移驱动力是SIBM诱发织构演变的关键控制因素，且二者对SIBM的贡献率随低Taylor因子织构组分的总体积分数增量（简称低Taylor因子织构增量）的变化而不断发生改变。随低Taylor因子织构增量的增大，SIBM诱发织构演变的主导因素逐渐由主要织构组分的体积分数转变为晶界迁移驱动力。此外，多种织构组分的演变速率与临界Taylor因子的敏感性明显不同。随低Taylor因子织构增量的增大，低Taylor因子织构组分增加速率的敏感性明显大于高Taylor因子织构组分减小速率的敏感性。 本研究采用的平面应变压缩变形可模拟工业轧制，因此，基于实验获得的热变形组织和织构演变，描述热变形织构演变的定量计算模型，可为高品质硅钢热变形织构的优化设计和高效控制奠定重要的理论与技术基础。
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