渗氮温度对低温高磁感取向硅钢氮化物析出行为的影响

摘要

采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）,结合能谱仪（EDS）与选区电子衍射（SEAD）对渗氮条件下低温高磁感取向硅钢析出相进行表征分析,探讨渗氮过程氮化物析出与转变的机制。结果表明:渗氮处理前,硅钢中固有氮化物以AlN,AlN+MnS与AlN+Cu_xS为主,尺寸分布在40～150 nm,析出相在基体中的分布较为弥散,主要在晶粒内部析出,晶界上的析出量较少;经750,900℃渗氮处理,渗氮板表层出现大量新析出的氮化物,析出相均分布于晶界及附近与晶粒内部,随渗氮温度的升高,析出相的种类与形貌更复杂多样,尺寸分布范围由50～150 nm减至20～100 nm,其中在120 nm以下析出相的分布密度由9.449×10～8个/cm²增至1.649×10～9个/cm²,平均尺寸由90 nm减至55 nm,体积分数由5.55%减至3.63%;氮化物析出相沿整个渗氮板厚度方向分布不均匀,但900℃渗氮板中心层析出相的分布密度与含量明显更高,平均尺寸明显更小,提高渗氮温度可大幅改善渗氮板中的氮含量与氮化物在板厚方向上分布的均匀性;渗氮温度由750℃升高至900℃,氮化物析出种类由非晶结构富Mn的Si₃N₄→正交晶体结构的MnSiN₂或（Si,Mn）N→（Si,Mn,Al）N或（Si,Al,Mn）N→（Al,Si,Mn）N或（Al,Si）N进行转变;渗氮温度对氮化物的热稳定性、氮原子的扩散路径与扩散系数的影响是造成氮化物种类与分布发生变化的主要原因。

关键词

高磁感 / 取向硅钢 / 渗氮温度 / 氮化物 / 析出 / 新能源汽车 / 驱动电机