[发明专利]一种高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法

权利要求书

1.一种高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)原材料粉末准备

采用-100目还原铁粉，还原Fe粉中Fe≥98.5％，其余为Si、Mn、P、S及其他不可避免的杂质，采用-100目水雾化铁粉，水雾化Fe粉中Fe≥99.0％，其余为Si、Mn、P、S及其他不可避免的杂质，将还原Fe粉和水雾化Fe粉按照4:6～6:4的比例配制，采用锥形混料机、V形混料机或滚筒式混料机混合形成工业纯Fe粉基础原料，混合时间为2～6h；

用粒径≤3μm的单质Si粉，纯度大于97％，主要含Fe、Al、Ca及其他不可避免的杂质；

(2)粉末混合

按照Fe-4.5～6.7％Si的比例，称取预混好的Fe粉和Si粉，在惰性保护气氛下充分混合均匀；

(3)粉末热等静压

采用软铁包套，在1070～1170℃温度范围内，100～200MPa的热等静压作用下，保压时间为0.5～2h，获得均匀、致密的压坯，压坯密度达到6.72～7.06g/cm3；

(4)冷轧-烧结

将上述热等静压板冷轧-烧结，逐步减薄，单道次压下量≤8％，经多道次轧制到总压下率达到30～50％后，再在烧结炉中于1070～1170℃保温烧结0.5～2h，多次冷轧-烧结后，板料的厚度达到0.1～0.5mm，Si的合金化完成后，带材密度提高到7.31～7.48g/cm3；

(5)全合金化高温烧结

在1270～1340℃温度范围内真空或还原性保护气氛烧结1～4h，在热扩散的作用下，实现Si全合金化，形成单相合金，获得均质高硅钢，致密化烧结后板料的厚度为0.1～0.5mm，密度提高到7.33～7.50g/cm3。

2.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：混合过程中每吨铁粉加200～500ml无水乙醇。

3.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：步骤(1)所述的粒径≤3μm的单质硅粉由高能球磨或冲旋法获取。

4.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：所述的低能量混合机是锥形混料机、V形混料机或滚筒式混料机。

5.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：步骤(3)中并将坯料加工成长、宽100～300mm，厚度为36～54mm方块；热等静压坯料的三点弯曲试验表现出塑性，弯曲强度为209～468MPa。

6.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：混合时添纤维素、石蜡微粉或硬酯酸锌非水溶性成形剂，成形剂的添加量总量不超过混合粉末总质量的0.3％，同时添加油脂和无水乙醇做钝化剂，起钝化Si粉、粘接Fe-Si粉、增强粉末流动性和压坯强度的作用，钝化剂的添加量总量不超过混合粉末总质量的2％。

7.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：步骤(4)所述的支撑板采用钼板、W板、耐热钢、刚玉或氧化锆陶瓷板。

8.如权利要求1所述的高温扩散烧结与粉末热等静压制备高硅钢带材的方法，其特征在于：步骤(6)所述的高温烧结时，叠合放置烧结板料，层间铺设MgO粉，板料平铺放置，在板料上放置平板重物，防止烧结过程中变形。