硅钢片是目前电工、电子行业中应用最为广泛的一种铁芯材料。因受材料本征属性限制,硅钢片等铁芯材料在工作过程中会不可避免的产生能量损失。目前通用的硅钢片含Si量一般都在3.5%（质量百分比,下同）以下,当硅钢基体中的含Si量达到6.5%Si时,合金的交流铁损值最低、矫顽力最小、磁滞伸缩几乎为零,所以6.5%Si高硅钢被认为是最为理想的铁芯材料。但是由于硅钢中的含Si量超过4%时,合金的硬度与脆性急剧增大,使其难以采用传统的轧制工艺批量化生产,严重限制了该合金在工程实践中的应用。开展6.5%Si高硅钢新型的制备工艺研究,对我国乃至全世界节能降耗具有重大的经济效益和深远的社会意义。PVD法制备6.5%Si高硅钢被证明是一种节能环保、行之有效的工艺方法。采用PVD法制成的6.5%Si高硅钢仍然存在室温脆性的问题,造成后续冲裁加工困难。研究结果表明,在6.5%Si高硅钢中添加适当Al元素可改善其塑韧性。为此本文基于PVD法制备6.5%Si高硅钢工艺路线开展硅铝共渗工艺研究,即首先在低硅钢薄板的表面沉积富Si（Al）膜,然后进行高温真空扩散处理,使Si、Al原子同时渗入低硅钢基体,以期获得含有一定浓度Al的6.5%Si高硅钢,期望制成合金兼有优异软磁性能和较好的机械加工性能。为此需要对PVD法沉积富Si（Al）膜的制备工艺和扩散处理工艺开展系统的研究,探索低硅钢基体硅铝共渗的交互作用机制。首先采用DICTRA软件模拟研究了不同Si、Al含量薄膜与低硅钢基体构成的扩散偶组合在不同温度、不同时刻的扩散行为特征。发现Al在α-Fe中的扩散迁移速率低于Si,当高浓度的Si、Al同时存在于扩散源物质时,相互之间对彼此的扩散都具有一定的促进作用;当一种元素的浓度呈梯度分布时会促使另一种元素发生上坡扩散,且该现象随扩散时间延长浓度梯度消失而消失;在扩散源物质中用等量Al取代等量Si,总体扩散效果变差。试验过程中分别对磁控溅射技术沉积Fe₅Si₃膜和纯Al膜的制备工艺进行了研究,发现两种薄膜的沉积速率均与溅射功率呈线性递增变化,而与工作气压呈先递增后递减的变化趋势,当工作气压为0.8 Pa时,薄膜的沉积速率最大,且制成的Fe₅Si₃膜和Al膜都呈柱状晶结构,膜层致密,与基体具有较好的结合性能。在此基础上,研究了沉积富Si（Al）膜在纯铁样品和低硅钢样品的扩散处理工艺对Si与Al的扩散行为的影响。结果表明,在纯铁和低硅钢基体内升高扩散温度、延长扩散时间和增大扩散源物质含量都有助于Si和Al的扩散,最佳的扩散温度为1180℃;Si、Al共渗过程,高浓度梯度Si或Al的存在都会导致原本均匀分布的Al或Si元素发生上坡扩散,分析其原因应是Si与Al之间存在着较强的相互排斥作用。在低硅钢基体中预渗Al对后续增Si处理产生一定的阻碍作用。最后,研究了制成含Al高硅钢的微观组织结构及软磁性能和机械加工性能。发现Al渗入Fe-3%Si低硅钢基体使其（110）衍射峰峰位向左发生了偏移,说明Al渗入会导致合金的晶格常数增大;随渗入Al浓度增加,合金的电阻率升高,显微硬度也同步增大。但等量Al取代等量Si,合金的显微硬度较低,证明在高硅钢制备中渗入Al元素确实可在一定程度上改善其加工性能。随硅钢基体Si与Al的浓度增加,合金的高频铁损值明显降低。