高硅钢如6.5wt%Si钢是一种具有高磁导率、高电阻率和低磁致伸缩等优异性能的软磁材料。但是因为过高的硅含量,6.5wt%Si钢基体中将出现大量的有序相及Fe-Si共价键,这会使材料的室温塑性大幅下降,因此很难通过冷轧的方式制备6.5wt%Si钢薄板。薄带连铸可以直接制备出接近成品厚度的薄带,如果利用该工艺生产6.5wt%Si钢薄板,可以省掉大压下率热轧,从而避免热轧时裂纹的产生。另一方面,由于薄带连铸工艺具有亚快速凝固的特点,采用该工艺可以制备出具有细小等轴晶组织的薄带,这将增加6.5wt%Si钢铸带的初始韧性,从而提升后续轧制过程的成材率。本论文通过对有序相、温轧压下率、温轧温度和去应力退火等方面进行系统研究,开发出薄带连铸与形变诱导无序相结合的温-冷轧工艺技术,通过对组织、织构、表面质量和压下率等方面因素进行探究,明确了最佳制备工艺窗口。基于上述结果,成功制备出磁性能优良的6.5wt%Si钢冷轧薄带。同时得出的主要结论如下:(1)6.5wt%Si钢经历快速冷却处理,可以有效抑制有序相的形成。但是由于B2有序相具有相对简单的晶体结构,所以很难通过快速冷却的方式将其完全抑制;而DO3有序相的晶体结构较为复杂,在快速冷却时可以很容易地将其完全抑制。因此,采用快速冷却的方式很难使基体达到完全无序化。随着冷却速度的升高,6.5wt%Si钢室温塑性提升。当快速冷却后的6.5wt%Si钢内部B2有序相尺寸大约为1.2nm,且DO3有序相被完全抑制时,基体可以获得一定量的室温塑性。虽然快速冷却有助于提升6.5wt%Si钢室温塑性,但由于较大的淬火内应力的影响,该方法并不适用于较大尺寸板材。(2)在较低温度温轧过程中产生的形变诱导无序效应可以破坏6.5wt%Si钢内的有序相,从而降低基体有序度。由于大量Fe-Si共价键的影响,当6.5wt%Si钢在一定温度下发生塑性变形时,内部位错将产生大量且随机的交滑移行为,同时因为6.5wt%Si钢中B2有序相结构原子周期性排列长度较长,有序结构稳定性较差,所以仅仅15%的温轧压下率就可以大幅度降低有序相尺寸。当温轧压下率超过45%时,基体中仅残留少量细小点状B2有序相,此时温轧板表现出一定的软化行为。当温轧压下率进一步增加到65%时,基体完全无序。经室温三点弯曲实验发现,随着温轧压下率增加,6.5wt%Si钢温轧板室温塑性也逐渐增加。当温轧压下率超过45%时,温轧板开始表现出一定量室温塑性。以薄带连铸为基础,将温轧压下率控制在55%左右,成功制备出表面质量良好的0.25 mm厚6.5wt%Si钢冷轧薄板,经再结晶退火后,冷轧板磁性能优良,其磁感值B8高达1.443 T,与日本CVD法制备的同类产品相比提高13.6%。(3)当温度高于300℃时,由热处理产生的B2有序相开始生长,而D03有序相所需的生长温度则为350℃左右。当温度为300℃至400℃时,B2有序相尺寸持续长大,但是随着温度继续升高到450℃时,B2有序相尺寸却突然减小。对于D03有序相来说,在200℃至450℃范围内,其尺寸随温度升高而增加。通过分析有序相析出转变行为可以推测出上述反常现象的原因大致为当DO3有序相形核及长大时,DO3点阵中Si原子与最邻近Fe原子的换位是随机的,并且DO3有序相是以B2有序相为基础的更高阶有序结构,所以B2有序结构中原有的原子有序排列被打乱,B2有序相尺寸减小。经拉伸实验发现,6.5wt%Si钢热轧板的韧脆转变温度大约在300℃左右,当温度高于300℃时,热轧板塑性呈整体升高趋势,相应断口形貌也以韧窝结构为主。经分析发现,温度是决定6.5wt%Si钢塑性高低的主要因素,而并非是有序相。将实验结果相结合,可以确定适合提升6.5wt%Si钢冷轧性能的最佳温轧工艺,即温轧压下率为55%至65%,温轧温度为300℃至350℃。经实际冷轧实验发现,当采用最佳温轧工艺制备的温轧板宽度小于80 mm时,后续室温冷轧成功率接近80%,并且退火后的冷轧板磁性能优良。(4)在无序化的6.5wt%Si钢温轧板进行低温去应力退火过程中,当退火温度为400℃时,原本无序化的基体出现再有序现象,此时B2有序相开始析出形核,当温度升高到500℃时,DO3有序相开始形核,并且随着退火温度升高,两种有序相尺寸逐渐增大。通过控制低温去应力退火温度可以有效地改善6.5wt%Si钢温轧板力学性能。当退火温度为350℃时,温轧板内位错密度降低,但温轧板仍然维持无序化,所以温轧板宏观硬度降低,室温塑性提升。虽然350℃退火试样可以获得一定量室温塑性,但是其断裂方式仍然以脆性断裂为主,可见有序相并不是6.5wt%Si钢室温脆性的主要原因,而强度很高的Fe-Si共价键才应该是主要原因。在实际轧制中,经过350℃×1 h去应力退火处理的温轧板在室温冷轧后边裂程度有所改善。(5)在轧制压下率和最终厚度相同的条件下,与温轧板相比:1)冷轧方式制备的6.5wt%Si钢冷轧板表面质量更好;2)因为冷轧板表面产生的剪切变形程度较小,所以冷轧板表层及中心层的γ织构强度较低,尤其是表层的{111}<112>织构组分和中心层的{111}<110>织构组分,导致在再结晶退火后,冷轧板可以获得强度较弱的γ织构和较强的λ织构;3)冷轧过程中产生的形变储能更高,在再结晶退火后,6.5wt%Si钢冷轧板晶粒尺寸更小。因此,采用室温冷轧方式制备的6.5wt%Si钢冷轧板在再结晶退火后磁性能更佳。此外,6.5wt%Si钢冷轧板磁性能会因热轧和冷轧的轧制压下率不同而产生较大差异。在成品厚度为0.3 mm且温轧压下率为55%的情况下,当热轧和冷轧压下率分别为47%和50%时,制备的6.5wt%Si钢冷轧板磁性能最佳。如果室温冷轧压下量超过0.45 mm,由于受到6.5wt%Si钢室温脆性及较大冷轧压下量的影响,冷轧板表面将会产生一定量的微观裂纹,从而导致6.5wt%Si钢冷轧板磁性能严重降低。