激光刻痕降低取向硅钢铁损技术研究

论文摘要

随着电力行业快速发展,取向硅钢需求量逐步增多,对性能要求逐步增高,并由此引起对取向硅钢铁损降低技术的广泛关注。为进一步提高性能,本文重点研究了激光刻痕细化磁畴降低取向硅钢铁损技术,围绕细化磁畴降低铁损核心机理,本文主要工作及其进展包括以下方面：（1）通过添加活性剂,并结合现代磁流体配制新工艺,本文研发了具有较高稳定性的磁流体,且磁性颗粒粒径为纳米数量级（约50nm）。经验证,磁畴显示效果较好,便于使用,且保存期限延长至3个月以上。（2）理论分析激光刻痕降低取向硅钢铁损机理,由分析推导结果,指出影响刻痕效果的主要因素,即：180°畴壁穿越刻痕区比例α,单个晶粒内刻痕线数量n及硅钢基体厚度h等,并进一步得出激光刻痕加工中应控制的主要工艺参数；同时,推导取向硅钢基体的最佳晶粒尺寸（约5.85mm）,并结合刻痕加工中参数α确定刻痕线间距为5mm。（3）通过激光刻痕实验,本文详细研究了初始铁损、取向度（B8）和应力状态对细化磁畴降低铁损效果的影响特点。结果表明：取向度接近条件下,初始铁损较高,铁损降低幅度较高；取向度越高,则铁损终值越低；剪切加工形成的残余应力使铁损降低幅度显著减小。（4）通过对多组试样进行刻痕加工,本文研究了激光刻痕较佳工艺参数,刻痕速度可达1000mm/s,使30Q135牌号取向硅钢应力态试样平均铁损由1.478W/kg降至1.366W/kg,平均铁损降幅达到7.58%。同时,本文据较佳工艺参数提出激光刻痕中试设备概念模型,支持中试设备设计。（5）结合化学腐蚀和激光刻痕方法,本文研究了激光-化学腐蚀耐热刻痕技术。据对比实验结果,刻痕组试样退火后铁损均值约1.170W/kg,对照组试样退火后铁损均值约1.261W/kg,所以,该技术细化磁畴效果具有耐热性,且使取向硅钢铁损降低约7.22%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 取向硅钢需求状况
• 1.1.2 取向硅钢及其铁损研究
• 1.2 细化磁畴降低铁损基本原理与技术
• 1.2.1 铁损及其影响因素
• 1.2.2 初始磁畴形成机理
• 1.2.3 磁畴细化机理与方法
• 1.2.4 激光刻痕技术发展现状与趋势
• 1.3 取向硅钢磁畴显示
• 1.3.1 取向硅钢磁畴显示方法
• 1.3.2 磁流体制备问题与解决
• 1.4 研究目的及内容
• 第2章 磁畴显示机理与磁流体配制研究
• 2.1 磁流体显示磁畴机理
• 2.1.1 磁流体的构成及磁性
• 2.1.2 磁流体显示磁畴机制
• 2.2 磁流体配制
• 2.2.1 反应机理与试剂用量
• 2.2.2 四氧化三铁制备
• 2.2.3 磁流体制备
• 2.2.4 检测分析
• 2.3 新型磁流体磁畴显示效果与特点
• 2.3.1 磁畴显示效果
• 2.3.2 新型磁流体特点
• 2.4 本章小结
• 第3章 激光刻痕降低铁损理论分析
• 3.1 传统理论模型
• 3.1.1 取向硅钢铁损比例理论计算
• 3.1.2 磁畴宽度与反常涡流损耗关系模型
• 3.1.3 磁畴宽度与晶粒尺寸和应力的关系模型
• 3.2 位错-应力机制分析
• 3.3 刻痕间距计算与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 激光刻痕主要影响因素研究
• 4.1 实验方案
• 4.1.1 实验装置与方法
• 4.1.2 实验样品制备
• 4.1.3 加工工艺参数
• 4.2 实验操作
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 初始铁损的影响
• 8的影响'>4.3.2 取向度B₈的影响
• 4.3.3 剪切应力的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 激光刻痕工艺研究与设备模型
• 5.1 输入电流的研究
• 5.1.1 实验方案与试样制备
• 5.1.2 实验结果与分析
• 5.1.3 结果验证
• 5.2 脉冲频率与刻痕速度的研究
• 5.2.1 实验方案与试样制备
• 5.2.2 实验结果与分析
• 5.3 较佳工艺处理效果观察与分析
• 5.3.1 刻痕点SEM观察与分析
• 5.3.2 磁畴结构观察与分析
• 5.4 激光刻痕中试设备模型提出
• 5.4.1 核心部件性能及要求
• 5.4.2 辅助部件性能及要求
• 5.5 本章小结
• 第6章 激光-化学耐热刻痕技术研究
• 6.1 技术原理
• 6.2 腐蚀工艺研究
• 6.2.1 试样制备
• 6.2.2 腐蚀液浓度研究
• 6.2.3 腐蚀时间研究
• 6.3 耐热性研究
• 6.3.1 实验方案
• 6.3.2 实验结果
• 6.3.3 实验分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢