專利名稱：作為結(jié)晶軸<001>的方位被控制的體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)的固溶體的金屬材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為結(jié)晶軸〈001〉的方位被控制在板面內(nèi)的體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體的金屬材料及其制造方法，例如電氣設(shè)備的鐵芯材料所使用的電磁材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為通過使金屬的結(jié)晶軸一致來獲得大的技術(shù)效果的例子，有在電氣設(shè)備中廣泛使用的電磁鋼板。例如，在圖3所示的變壓器那樣的磁場方位已決定的情況下 ，使用結(jié)晶軸被控制的方向性電磁鋼板。在圖3中，虛線33表示磁力線的流動，且希望磁芯材料31的容易磁化方向在層疊的板材的面內(nèi)。另外，在電動機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子中，為了減少鐵損，使用所謂的無方向性電磁鋼板。例如，如圖4所示,單相SRM (開關(guān)磁阻電動機(jī)(Switched reluctancemotor)),由纏繞有與外部電源連接的線圈的定子10、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子10的內(nèi)部、且在向定子10供給外部電源時，與該定子10通過電磁力相互作用而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子20構(gòu)成。定子10包括具有環(huán)型結(jié)構(gòu)的磁軛12、從磁軛12朝向轉(zhuǎn)子20沿半徑方向突出設(shè)置、且沿圓周方向通過規(guī)定的槽口 14相互隔離的多個磁極16、纏繞在這些磁極16上并與外部電源連接的線圈18。電動機(jī)的定子10通過如下方法來制造，從極薄的電磁鋼板，沖出具有磁軛12和磁極16的平面形狀的定子片，將這樣準(zhǔn)備的定子片層疊成一定的高度而制成鐵芯，在該鐵芯上纏繞線圈18。在這樣的電動機(jī)中，伴隨其轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，磁場方向以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸為中心而變化。因此，作為定子及轉(zhuǎn)子用的電磁鋼板，使用所謂的無方向性的電磁鋼板(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在鋼的磁化中存在結(jié)晶軸導(dǎo)致的各向異性，〈001〉最容易磁化且磁滯損失少，其次，〈011〉容易磁化且磁滯損失少，最難以磁化且磁滯損失大的為〈111〉。因此，理想的是，在電動機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子中，使〈001〉優(yōu)先在半徑方向取向，在容易進(jìn)行磁化的同時，減小磁滯損失導(dǎo)致的鐵損。即，理想的是，〈001〉以電動機(jī)的軸為中心，旋轉(zhuǎn)對稱地取向的鐵芯材料。但是，由于現(xiàn)在還沒有充分地控制鋼板的〈001〉使之取向的技術(shù)，因此，作為次善之策，以避免〈111〉在半徑方向的取向，且避免〈001〉偏向鋼板的特定方向的取向為目的，由新日本制鐵(株)、JFE鋼鐵(株)等開發(fā)了如圖5所示的完全沒有立體取向、且由硅鋼構(gòu)成的無方向性電磁鋼板，供實際使用。例如以稱為〃 ^ 4卜- 7、*一 Λ - τ (都是注冊商標(biāo))的商品名正在從新日本制鐵(株)銷售。但是，在圖5所示的沒有立體特定取向的無方向性電磁鋼板中，盡管容易磁化方向不偏向鋼板的特定方向，但是作為結(jié)晶的易磁化軸的〈001〉大多為不沿鋼板面，因此不能提高沿鋼板面的磁通密度。因此，在電動機(jī)的效率提高方面有局限。因此，從電動機(jī)的節(jié)能觀點(diǎn)考慮，希望開發(fā)如下的無方向性電磁鋼板，即如圖6所示，結(jié)晶面{100}相對于鋼板面平行，且作為結(jié)晶的易磁化軸的〈001〉沿著鋼板面并在鋼板的面內(nèi)呈360度方向均勻取向，從而提高了沿電磁鋼板面的磁通密度的無方向性電磁鋼板(例如，參照非專利文獻(xiàn)I)。另外，為了提高變壓器的效率，希望開發(fā)在磁力線的通過方向〈001〉取向的方向性電磁鋼板。因此，為了提高電動機(jī)及變壓器等電磁設(shè)備的能效，希望控制電磁材料的結(jié)晶軸〈001〉。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :特開2006-87289號公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I :NIPP0N STEEL MONTHLY 20054. Pll-1
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題目前，因{011}(壓縮面)纖維織構(gòu)的成長，已知在Al這樣的面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)的金屬中，要實現(xiàn)在壓縮軸的周圍有旋轉(zhuǎn)對稱性的結(jié)晶取向，單軸壓縮加工是有效的。另夕卜，對于Fe這樣的體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的金屬，已知通過常溫下的單軸壓縮加工(冷壓縮)，{111} + {100}的雙重纖維織構(gòu)，SP {111}和{100}與壓縮面平行的旋轉(zhuǎn)對稱取向，作為對于變形穩(wěn)定的結(jié)晶取向形成。但是，存在如下問題，S卩，在對于Fe的現(xiàn)有的單軸壓縮加工中，不僅帶來具有優(yōu)異的磁特性的〈001>與鋼板面平行的取向的{100}，而且不能使〈001>在板面內(nèi)取向的{111}也共同存在。另外，在現(xiàn)有的單軸壓縮加工中，在板面內(nèi)產(chǎn)生{111} 一方更加成長的狀態(tài)，因此，現(xiàn)狀是，單軸壓縮加工不能作為使〈001〉在板面內(nèi)取向的電磁鋼板的制造技術(shù)而被利用。目前，不僅單軸壓縮加工，而且其它的加工方法也難以控制易磁化軸〈001〉的方位。因此，可以說以易磁化軸〈001〉與鋼板的表面平行的方式進(jìn)行控制，獲得磁通密度高、鐵損低的磁特性優(yōu)異的無方向性電磁鋼板的制造方法不存在。即，易磁化軸〈001〉在板面內(nèi)取向的無方向性電磁鋼板不存在。因此，本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀，以控制金屬的結(jié)晶軸為課題。例如，以將鐵材料的易磁化軸〈001〉控制為沿著加工面為課題。而且，以通過將易磁化軸〈001〉控制為沿著加工面，提供一種沿著板面的磁化容易且可獲得高的磁通密度，并且鐵損低、磁特性優(yōu)異的金屬材料及其制造方法作為課題。用于解決課題的手段一直以來，已知有在高溫下對FCC結(jié)構(gòu)的Al-Mg固溶體合金進(jìn)行單軸壓縮變形時，形成包含{110}(壓縮面)的結(jié)晶取向的技術(shù)。但是，本發(fā)明人進(jìn)行用于獲得{100}的研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增大變形量時，{100}與形變的增大一起成長，不久，成為僅{100}存在的結(jié)晶取向。對于其機(jī)理進(jìn)行研究的結(jié)果實驗性地發(fā)現(xiàn)，該取向的變化是，當(dāng)由于變形而位錯的量增加時，{100}方位的晶粒因晶界移動而消耗以{110}方位為首的其它結(jié)晶方位的晶粒并優(yōu)先成長而產(chǎn)生。而且，著眼于如下情況，S卩，考慮到伴隨變形的位錯的導(dǎo)入量少，{100}為結(jié)晶中的剪切形變量的總和指標(biāo)即泰勒(Taylor)因子小的結(jié)晶方位，且{100}相對于變形是穩(wěn)定的。另外，在純鋁(Al)中未發(fā)現(xiàn)從該{110}向{100}的變化，因此，推測在Al-Mg合金中伴隨壓縮的變形，在拖拽(引爸f 3)作為溶質(zhì)原子的鎂(Mg)氛圍氣的位錯運(yùn)動為支配性的變形機(jī)構(gòu)的情況下產(chǎn)生，提出了位錯的均勻分布帶來了 {100}方位的晶界移動優(yōu)先性的假設(shè)。
根據(jù)該假設(shè)，發(fā)明人認(rèn)為，即使是體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體，也產(chǎn)生與純金屬不同的結(jié)晶取向。而且，著眼于在BCC金屬的單軸壓縮變形中，由于與FCC相比滑動系不同，在室溫下也與FCC不同，形成{100}和{111}共同存在的狀態(tài)，而且{100}的泰勒因子比{111}的泰勒因子低。因此，得到以下構(gòu)想，S卩，只要能夠找到拖拽溶質(zhì)原子氛圍氣的位錯運(yùn)動成為支配的變形機(jī)構(gòu)，且可進(jìn)行晶界移動的加工條件，就可以消減{111}，另一方面，開發(fā)出制造{100}高頻度地沿板面取向的材料的技術(shù)。推定該構(gòu)想一般可適用于體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的金屬材料。因此，作為有效利用該構(gòu)想的金屬材料，對具有體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的鐵-硅合金，即硅鋼進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了增大磁通密度，可用加工條件控制必要的結(jié)晶粒徑的粗大化和板面內(nèi)的〈001〉取向。基于該發(fā)現(xiàn)，明確了相對于現(xiàn)有的無方向性電磁鋼板的制造方法組合冷加工和熱處理，或熱加工和熱處理這兩個處理，僅用熱單軸壓縮加工或熱平面形變壓縮加工這樣的一個處理，就能夠制造易磁化軸〈001〉被控制為沿加工面的電磁鋼板，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的第一方面提供一種金屬材料的制造方法，其是制造作為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體的金屬材料的制造方法，其特征在于，所述金屬材料通過在成為BCC單相固溶體的溫度區(qū)域的熱壓縮加工，使所述金屬材料的結(jié)晶軸< 001 >沿所述金屬材料的加工面分布。本發(fā)明因不需要加工后的熱處理就可以使金屬的結(jié)晶軸〈001〉沿加工面分布，其原理可在作為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體的金屬材料中應(yīng)用，因此其適用范圍廣泛。另外，本發(fā)明的第二方面為一種金屬材料、例如電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述金屬材料為Fe-Si合金，將該合金在成為BCC單相固溶體的溫度區(qū)域加熱，以能夠維持該BCC單相固溶體中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯的運(yùn)動，且結(jié)晶晶界能夠以蓄積在晶粒中的形變能作為驅(qū)動力而移動的加工狀態(tài)的形變速度，對所述BCC固溶體進(jìn)行壓縮加工，由此，使{ 100 }與加工面平行分布。以能夠維持BCC單相固溶體中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯的運(yùn)動，且結(jié)晶晶界能夠以蓄積在晶粒中的形變能作為驅(qū)動力而移動的加工狀態(tài)的形變速度，對BCC單相固溶體進(jìn)行壓縮加工時，能夠使{100}與加工面平行分布。S卩，〈001〉沿加工面分布。另外，本發(fā)明的第三方面為第一方面或第二方面所述的金屬材料、例如電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-Si合金，將所述Fe-Si合金在成為BCC單相固溶體的溫度區(qū)域加熱，在形變速度為IXKT5iT1 IX ΙΟ 的范圍內(nèi)進(jìn)行壓縮加工。固溶體為Fe-Si合金時，能夠維持BCC單相固溶體中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯的運(yùn)動，且結(jié)晶晶界能夠以蓄積在晶粒中的形變能作為驅(qū)動力而移動的加工狀態(tài)的形變速度為IXKT5iT1 ΙΧΙΟ 的范圍內(nèi)，進(jìn)行該狀態(tài)下的壓縮加工時，能夠使{100}與加工面平行分布。例如，在形變速度為IXKT5s-1 IXKT1S-1的范圍內(nèi)進(jìn)行單軸壓縮加工時，能夠獲得特性良好的Fe-Si合金的電磁鋼板。在此，理想的是，F(xiàn)e-Si合金為以重量％計含有I 7%的Si，剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)的Fe-Si合金。另外，本發(fā)明第四方面所述的發(fā)明為第三方面所述的金屬材料，具體而言，其特征在于，在電磁鋼板的制造方法中，所述溫度區(qū)域為800 1300°C范圍內(nèi)的溫度。通過將溫度范圍進(jìn)行限定，能夠制造再現(xiàn)性良好、特性良好的電磁鋼板。 另外，本發(fā)明第五方面所述的發(fā)明為第四方面所述的金屬材料，具體而言，其特征在于，在電磁鋼板的制造方法中，通過所述壓縮加工，向所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的單相固溶體賦予至少總形變量為-O. 5的形變。通過單軸壓縮加工，施加至少總形變量為-O. 5的形變，由此，能夠確實地獲得將〈001〉控制在板面內(nèi)的高品質(zhì)的電磁鋼板。形變能低的結(jié)晶方位在單軸壓縮變形中為{100}(壓縮面)，此外，由于該方位相對于變形是穩(wěn)定的，在變形中，晶界移動使得該結(jié)晶粒變大，所以只要增大形變量，{100}纖維織構(gòu)就會成長。形變越大越可獲得良好的結(jié)果。采用增大總形變量的方法，與加工面平行的{100}的成長顯著。另外，本發(fā)明為一種金屬材料，其是作為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體的金屬材料，其特征在于，通過熱壓縮加工，結(jié)晶軸〈001〉沿加工面分布。尤其是，在由體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體構(gòu)成的金屬材料中，表示沿加工面的金屬的結(jié)晶軸< OOl >的分布的結(jié)晶方位分布函數(shù)(ODFM^ Φ2=0°截面的Φ=0°線上的方位密度相對于平均值I為14倍以上。通過本發(fā)明，實現(xiàn)了目前得不到的朝向特定方向的方位密度的高度集中。在作為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體的金屬材料中，在溶質(zhì)原子氛圍氣拖拽運(yùn)動成為支配性的變形機(jī)構(gòu)的狀態(tài)下的熱單軸壓縮加工中，固溶體內(nèi)的位錯同樣地分布，因此，根據(jù)伴隨位錯的形變能的分布而引起晶界移動。這樣一來，形成形變能小的{100}與板面平行成長的狀態(tài)。進(jìn)一步，在進(jìn)行熱軋加工或熱平面形變壓縮加工的情況下，〈001〉朝向伸長方向。即，在任何情況下都將〈001〉控制為沿著加工面。所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-Si合金的金屬材料，具體而言，在電磁鋼板的熱單軸壓縮加工中，也能夠容易地實現(xiàn)調(diào)查< OOl >的分布的結(jié)晶方位分布函數(shù)(ODF)的Φ2=0°截面的Φ=0°線上的方位密度相對于平均值I為14倍以上的電磁鋼板。在現(xiàn)有的板材中，結(jié)晶方位分布函數(shù)(ODFMA Φ2=0°截面的Φ=0°線上的方位密度相對于平均值I為2以下。控制{001}的分布使其與加工面平行的Fe-Si合金的電磁鋼板與現(xiàn)有的無方向性電磁鋼板相比，其特性優(yōu)異。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的金屬材料及其制造方法，可獲得其結(jié)晶軸被控制的金屬材料，尤其是對于電磁鋼板而言，可提供鐵的易磁化軸〈001〉被控制為沿著加工面、磁通密度高且鐵損低的磁特性優(yōu)異的電磁鋼板。


圖I是通過使用本發(fā)明的熱單軸壓縮加工的制造方法制造的無方向性電磁鋼板的結(jié)晶方位分布函數(shù)(ODF)的Φ2=0°截面圖；圖2是現(xiàn)有的無方向性電磁鋼板的結(jié)晶方位分布函數(shù)(ODFM^ Φ2=0°的截面圖；圖3是說明變壓器的電磁鋼板中的磁力線的流動的圖；圖4是使用電磁鋼板的電動機(jī)的構(gòu)成圖；圖5是表示現(xiàn)有的所謂無方向性電磁鋼板的結(jié)晶分布的概略圖； 圖6是表示通過本發(fā)明的制造方法制造的無方向性電磁鋼板的結(jié)晶分布的概略圖；圖7是說明單軸壓縮加工的情況的圖，Ca)壓縮前，(b)壓縮后；圖8是說明進(jìn)行平面形變壓縮加工的情況的圖，(a) (b)加工夾具，(C)加工前的試樣，Cd)加工后的試樣；圖9為說明軋制加工的圖；圖10為說明多向軋制加工的圖；圖11為說明拉模加工的截面圖；圖12為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的模型圖；圖13為表示電動機(jī)的定子中的易磁化軸〈001〉方位的情況的圖，(A)現(xiàn)有的無方向性電磁鋼板，(B )理想的電磁鋼板；圖14是表示電動機(jī)的定子中的{100}極點(diǎn)圖的圖，(A)現(xiàn)有的無方向性電磁鋼板，(B)本發(fā)明涉及的電磁鋼板；圖15是表示現(xiàn)有的無方向性電磁鋼板(虛線)和本發(fā)明涉及的電磁鋼板(實線)的磁特性的圖。
具體實施例方式下面，對本發(fā)明的電磁鋼板及其制造方法的實施方式進(jìn)行說明。在高溫下使金屬材料變形時，各種各樣的機(jī)構(gòu)有助于變形。一般而言，在金屬材料中通過位錯的運(yùn)動進(jìn)行變形是基本的機(jī)構(gòu)。支配位錯運(yùn)動的現(xiàn)象之一，是通過某范圍的溫度和形變速度的組合，在固溶體合金中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣的拖拽運(yùn)動。這種運(yùn)動稱為位錯被溶質(zhì)原子包圍進(jìn)行運(yùn)動的狀態(tài)。例如，在Fe-Si合金中，作為溶質(zhì)原子的Si以比結(jié)晶整體的平均濃度高的濃度形成位錯周圍存在的溶質(zhì)原子氛圍氣，在某范圍的變形條件下，位錯不能從溶質(zhì)原子氛圍氣脫出，一邊拖拽位錯一邊進(jìn)行運(yùn)動。這樣一來，位錯因拖拽溶質(zhì)原子氛圍氣，其運(yùn)動速度降低。其結(jié)果是，該位錯與在常溫附近的變形不同，變得在結(jié)晶內(nèi)均勻分布。即，進(jìn)行溶質(zhì)原子氛圍氣的拖拽運(yùn)動的位錯，容易變得在結(jié)晶內(nèi)均勻分布。在此，位錯為晶格缺陷，具有形變能。有助于變形的位錯的量因結(jié)晶方位而不同，因此，即使給予相同的變形量，在每個晶粒中位錯的量也不同，其結(jié)果是，每個晶粒中所蓄積的形變能不同。但是，在通常的加工條件下，位錯以彼此抵消變形能的方式分布，因此，每個晶粒的位錯密度的不同不作為原來蓄積的形變能的差反映。與此相反，在作為本發(fā)明中的變形條件的、產(chǎn)生拖拽溶質(zhì)原子氛圍氣的位錯運(yùn)動的高溫下的壓縮加工中，位錯均勻分布，因此，位錯彼此抵消形變的效果小，位錯的量不同反映為原來蓄積的形變能的不同。這樣，當(dāng)溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯運(yùn)動時，各個晶粒所具備的形變能的量強(qiáng)烈地依存于結(jié)晶方位。于是，形變能小的晶粒變大，形變能小的晶粒的結(jié)晶晶界優(yōu)先進(jìn)行移動。形變能低的結(jié)晶方位，在體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體的單軸壓縮變形中為{100}(板面)，在軋制等平面形變壓縮變形中為{100}(板面)、〈001> (伸長方向)。因此，這些結(jié)晶方位的晶粒消耗其它結(jié)晶方位的晶粒而成長。另外，由于{100}的方位在壓縮變形中對于變形是穩(wěn)定的，因此，在變形中，晶界 進(jìn)行移動使該晶粒變大，因此，只要增大形變量，在單軸壓縮變形中，{100}纖維織構(gòu)成長，在平面形變壓縮變形中{100}〈001〉織構(gòu)成長。在此，{100}表示加工面，〈001〉表示延伸方向。本發(fā)明是基于上述見解而完成的，在本發(fā)明的方法中，在單軸壓縮變形、平面形變壓縮變形的任一變形中，{100}都與板面平行取向。在壓縮變形中，結(jié)晶面{100}與板面平行地取向，尤其是在單軸壓縮加工中，以作為結(jié)晶面{100}的法線的〈100〉為旋轉(zhuǎn)軸，在相對于板面內(nèi)的壓縮方向成直角的方向，結(jié)晶方向〈001〉在360度均勻且密集地進(jìn)行分布。另外，在軋制等平面形變的變形中，當(dāng)板材的厚度因壓縮加工而減少時，板材向一個方向伸長。該情況下，〈001〉在伸長方向密集分布。在制造易磁化軸〈001〉與鋼板的表面平行地分布的電磁鋼板時，對于Fe-Si合金，將至少含有Si，且剩余部分包含F(xiàn)e和不可避免的雜質(zhì)的合金在成為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)固溶體的溫度區(qū)域加熱，在該狀態(tài)下，以能夠維持拖拽所述BCC固溶體中產(chǎn)生的溶質(zhì)原子氛圍氣的位錯的運(yùn)動成為支配性的變形機(jī)構(gòu)，而且，結(jié)晶晶界能夠以晶粒中蓄積的形變能作為驅(qū)動力而移動的加工狀態(tài)的變形速度，對所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體進(jìn)行單軸壓縮加工或軋制等平面形變壓縮加工，通過該加工，使{100}與加工面平行地高密度地分布。而且，決定加工條件的溫度和形變速度，為溫度區(qū)域在800 1300°C范圍內(nèi)的溫度和形變速度在IXKT5iT1 IXKT1iT1范圍內(nèi)的形變速度。通過壓縮加工施加于體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體上的形變量的合計以真實形變計為-O. 5以上。作為目標(biāo)的狀態(tài)，與形變量的增大一起單調(diào)地成長，當(dāng)形變量少時，成為不充分的成長狀態(tài)，但只要變形量增大就形成優(yōu)異的狀態(tài)，因此，施加的形變量沒有上限，并且，也可以分多次施加形變。另外，對成分進(jìn)行說明時，體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體中的Si是為了使鋼板的固有電阻增大且使渦電流降低、改善由渦電流引起的鐵損值而添加的。體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體只要是BCC單相即可，可以不是二元系的合金，也可以是還含有Si以外的成分的三元以上的系。體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-S i合金時，Si含量為I 7重量％程度的組成范圍。在S i的含量不足I重量％時，不能充分獲得低鐵損需要的固有電阻，當(dāng)其含量超過7重量％時，在壓縮時裂紋顯著增加，壓縮加工變得困難，所以，Si含量優(yōu)選將下限設(shè)定為I重量％，上限設(shè)定為7重量％。作為Fe-Si合金的不可避免的雜質(zhì)，可以舉出C、Mn、P、S、Al、N等，但尤其是對于與S相互反應(yīng)并析出微細(xì)的硫化物MnS而使磁特性顯著劣化的Mn和阻礙加工性的P而言，優(yōu)選設(shè)定為不足O. 01重量％，對于阻礙晶粒成長的S而言，優(yōu)選設(shè)定為不足O. 0001重量％。體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-Si合金時，對其進(jìn)行加熱的溫度設(shè)定為成為BCC單相的溫度區(qū)域的溫度，即為800 1300°C范圍內(nèi)的溫度。這是因為，S i含量在2 5重量％的范圍內(nèi)時，從低溫到熔點(diǎn)總是作為BCC的Fe-Si合金，在Si含量不足2重量％時，依存于其含量，在高溫下一旦成為FCC，就有可能阻礙{100}纖維織構(gòu)的形成。因此，作為含有Si的含量不足2重量％的溫度區(qū)域，作為成為BCC單相的溫度區(qū)域的溫度，在800 1300 0C的溫度范圍內(nèi)的低溫度側(cè)進(jìn)行加熱。BCC單相固溶體的壓縮加工時的形變速度，表示每單位時間給予多少形變，是所謂的加工速度。用加工速度快或慢，改變支配有助于變形的位錯運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。因此，在將體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體加熱到成為BCC單相的溫度區(qū)域的溫度的狀態(tài)下，加工速度被限 制為能夠保持BCC固溶體中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯的運(yùn)動的加工條件的速度。體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-Si合金時的形變速度，通過與800 1300°C溫度范圍內(nèi)的溫度的組合，在1Χ10 1Χ10 范圍內(nèi)設(shè)定。確認(rèn)對于S i含量為3重量％的Fe-Si合金而言，在溫度900°C時，形變速度為IXKT5s-1 SXKT2s-1的范圍，在溫度1250°c時，形變速度為ΙΧΙΟΛΓ1 I X KT2sH范圍。其結(jié)果是，基于用于在含量增大的同時獲得相同取向的條件，形變速度若相同，則向低溫側(cè)變化，在使含量增大且將溫度設(shè)定為一定的情況下，用于獲得相同取向的加工速度增加的假設(shè)，作為通過以上述范圍內(nèi)的Si含量及與溫度的組合使用的單軸壓縮加工而施加于Fe-Si合金的形變速度來決定該形變速度的范圍。<實施例>作為材料的體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體，是由厚度20mm、寬度140mm、長度290mm的板，利用電火花加工機(jī)制作的直徑12mm、高度18mm大小的截面為圓形的柱狀的鋼片，所述板是對進(jìn)行真空熔煉而制作的40kg的鋼錠進(jìn)行精軋厚度為40mm的熱軋(加熱溫度IlOO0C X60分鐘、精軋溫度850°C以上)，將其切斷成長度320mm之后，再進(jìn)行精軋厚度為20mm的熱軋(加熱溫度1100°C X 60分、精軋溫度850°C以上)，然后，將這樣得到的鋼板切斷而制作的。另外，鋼錠為將Si設(shè)定為I. 5、3、4、5重量％，將不可避免的雜質(zhì)Mn及P設(shè)定為不足O. 01重量％、將S設(shè)定為不足O. 001重量％而制作的，但在四種材料A、B、C及D中，如從下表I所示的制作后的分析值明了的那樣，除了 Mn、P、S之外，作為不可避免的雜質(zhì)含有表中所示的重量％的C、Al、N等。[表I ]
"Ε [Si~[Mn [P fs[Al [N
~ O. 0012 I. 56 <0.01 <0.01 < 0.0001 O. 037 O. 0009
權(quán)利要求
1.一種金屬材料的制造方法，所述金屬材料為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體，其特征在于，通過在成為單相固溶體的溫度區(qū)域的熱壓縮加工，使所述金屬材料的結(jié)晶軸<001>沿所述金屬材料的加工面分布。
2.—種金屬材料的制造方法，其特征在于，所述金屬材料為Fe-Si合金,將該合金在成為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的單相固溶體的溫度區(qū)域加熱，以能夠維持體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的單相固溶體中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯的運(yùn)動，且結(jié)晶晶界能夠以蓄積在晶粒中的形變能作為驅(qū)動力而移動的加工狀態(tài)的變形速度，對所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體進(jìn)行熱壓縮加工，由此，使{100}與加工面平行分布。
3.權(quán)利要求I或2所述的金屬材料的制造方法，其特征在于，所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-Si合金，將所述Fe-Si合金加熱到成為單相固溶體的溫度區(qū)域，在形變速度為I X KT5S4 I X KT1 s—1的范圍內(nèi)進(jìn)行熱壓縮加工。
4.權(quán)利要求3所述的金屬材料的制造方法，其特征在于，所述溫度區(qū)域為800 1300°C范圍內(nèi)的溫度。
5.權(quán)利要求4所述的金屬材料的制造方法，其特征在于，通過所述熱壓縮加工，向所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的單相固溶體賦予至少總形變量為-O. 5的形變。
6.一種金屬材料，其為體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體，其特征在于，通過熱壓縮加工，結(jié)晶軸< 001 >沿加工面分布。
7.權(quán)利要求6所述的金屬材料，其特征在于，表示沿所述金屬材料的加工面的金屬的結(jié)晶軸< 001 >的分布的結(jié)晶方位分布函數(shù)(ODF)的Φ2=0°截面的φ=0°線上的方位密度，相對于平均值I為14倍以上。
8.權(quán)利要求6或7所述的金屬材料，其特征在于，所述體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體為Fe-Si合金。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬材料例如電磁材料(電磁鋼板)及其制造方法，其控制金屬材料的結(jié)晶軸＜001＞的分布，使結(jié)晶軸＜001＞沿加工面進(jìn)行分布。本發(fā)明是在由體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)的固溶體構(gòu)成的金屬材料中，通過在成為BCC單相固溶體的溫度區(qū)域的熱壓縮加工，使金屬的結(jié)晶軸＜001＞沿所述金屬材料的加工面進(jìn)行分布的金屬材料及其制造方法。例如，一種金屬材料例如電磁材料(電磁鋼板)及其制造方法，其特征在于，所述金屬材料為Fe-Si合金，將該合金在成為BCC單相固溶體的溫度區(qū)域加熱，以能夠維持BCC單相固溶體中出現(xiàn)的溶質(zhì)原子氛圍氣支配位錯的運(yùn)動，且結(jié)晶晶界能以蓄積在晶粒中的形變能作為驅(qū)動力而移動的加工狀態(tài)的形變速度，對所述的BCC單相固溶體進(jìn)行壓縮加工，由此，使｛100｝與加工面平行分布。
文檔編號H01F1/16GK102869795SQ20118001635
公開日2013年1月9日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者福富洋志, 岡安和人, 小貫祐介 申請人:國立大學(xué)法人橫濱國立大學(xué)