当今世界,由于环境保护与能源稳定供应两方面的要求,节能的呼声不断高涨。作为电力和电讯工业不可缺少的电机和电控系统,被称为电力部门的心脏,而驱动电机的铁芯材料作为电力部门心脏中的心脏,成为提升和实现驱动电机高效率和低能耗指标的关键材料。据统计,电工钢铁芯损耗所造成的电量损失约为全国全年发电量的6%。降低电工钢的铁损,既能够节省大量电能,同时还可以简化复杂的冷却装置,并且能够大幅度延长电机与变压器的使用寿命。另一方面,随着电子技术的不断发展,以变换器控制为代表的电气、电子机器的高频使用也将快速发展,“薄规格、小型化、高频化”已成为当今世界电工钢主流发展方向。本文从降低电工钢铁损的两个主要途径入手,即减薄带钢厚度、提高硅含量,分别对应用在中高频领域的取向硅钢超薄带以及高硅钢的制备技术及相关机理进行了研究和探索,为中高频用电工钢的商业化生产提供技术指导。采用初次再结晶法制备取向硅钢超薄带,通过探索冷轧压下率及初始高斯取向度对超薄取向硅钢织构转变及磁性能的影响,优化取向硅钢超薄带的生产工艺;对于无取向高硅钢的研究,采用强{100}型柱状晶为初始原料,通过对高硅柱状晶沿ND方向轧制,总结高硅钢{100}型柱状晶形变与再结晶规律,找出立方织构的控制方法和理论,制备出具有立方织构特征的新型无取向以及双取向高硅钢。对于取向高硅钢的研究,分别采用含抑制剂法以及无抑制剂(表面能)法制备出在轧制方向具有更高磁感的取向高硅钢,为取向高硅钢的工业化生产提供了新的方法和思路。获得的主要结论如下:(1)冷轧压下率对超薄取向硅钢织构转变及磁性能具有重要的影响。随着冷轧压下率的增大和厚度减薄,再结晶晶粒尺寸逐渐减小,η(<001>//RD)织构强度先增强后减弱,并于形变70%达到最强,磁性能最佳。当形变量增加至75%时,晶粒取向有沿ND轴旋转的趋势,偏{210}<001>取向晶粒的存在弱化了η线(<001>//RD)织构的强度。综合考虑薄带再结晶退火后晶粒尺寸以及η线(<001>//RD)织构的强度,推荐采用70%冷轧压下率制备超薄取向硅钢。(2)初始Goss取向度对超薄取向硅钢磁性能的影响主要源于初始Goss取向晶粒、偏Goss取向晶粒具有不同的形变再结晶行为。经过70%形变之后,高牌号取向硅钢形成锋锐的{111}<112>形变织构,而低牌号取向硅钢的形变织构则介于{111}<112>与{111}<110>组分之间。初次再结晶退火后形成的Goss织构主要遗传于母带Goss取向晶粒,因此由高牌号取向硅钢成品板制备的超薄带具有更锋锐的Goss织构;在二次再结晶退火阶段,高低两种牌号的取向硅钢成品板表现出了截然不同的二次再结晶行为,高牌号取向硅钢成品板主要体现了 Goss织构的抑制效应,严重恶化了 Goss织构的锋锐度,而低牌号取向硅钢成品板则表现出较强的表面能诱发效应,提高了 Goss织构的强度。取向硅钢超薄带冷轧过程中表面剪切效应不可忽略,存在于硅钢薄带表层的{113}<361>取向晶粒主要来源于取向硅钢成品板初始偏Goss取向晶粒,在后续二次再结晶过程中借助于较低的晶界能吞并尺寸较小的Goss取向晶粒,严重恶化Goss织构。(3)由高牌号取向硅钢成品板制备的超薄带经过初次再结晶后具有更好的低频磁性能,而采用低牌号取向硅钢成品板制备的超薄带经过二次再结晶后具有更好的高频磁性能。通过控制二次再结晶退火工艺,可以显著优化低牌号取向硅钢的磁性能,实现取向硅钢由低牌号向高牌号转变。(4)通过对ND型高硅柱状晶热轧、温轧、冷轧以及再结晶退火,利用{100}织构的遗传性制备出磁性能优良的0.27mm厚的无取向高硅钢板。成品以立方织构为主,织构百分比达到41%。成品板中强立方织构与初始ND型柱状晶在形变、再结晶过程中表现出的遗传性有关。归因于冷轧中心层保留的立方织构以及1/4层形变{113}<361>取向晶粒剪切带内的立方晶核,立方取向晶粒具有明显的形核优势。由于{113}<361>取向晶粒的来源也与初始立方取向晶粒有关,因此也体现了初始{100}型柱状晶的遗传性。(5)采用固有抑制剂法(Cu2S)结合后续追加抑制剂法(AlN)制备成品具有锋锐Goss织构的取向高硅钢,渗氮时间对二次再结晶组织影响较大。没有追加渗氮的样品没有发生二次再结晶;渗氮60s,抑制剂不足,发生二次再结晶组分为80%左右;渗氮120s,抑制剂过量,发生二次再结晶组分仅为30%;渗氮90s,二次再结晶组织最完善,Goss织构最锋锐,磁性能最佳。Goss取向晶粒的择优长大行为主要是依靠高能晶界的高迁移率实现的。随着退火温度的升高,Goss取向晶粒20°～45°高能晶界的分布频率逐渐上升,在二次再结晶的开始温度(1000℃)分布频率达到62.7%,为后续Goss取向晶粒的快速长大提供了有利的取向环境,最终形成了具有锋锐Goss织构的二次再结晶组织。(6)采用三次轧法结合{100}低表面能优势制备出成品具有锋锐立方织构的双取向高硅钢。最终退火板中的立方取向晶粒主要来源于热轧板中心层立方晶粒。经过三次温轧和两次中间退火,立方织构组分明显提高。在初次再结晶退火阶段,立方取向晶粒凭借形核优势,得到较强的立方织构,立方织构百分比为28.1%。随着退火温度的升高,晶粒尺寸超过板厚,表面能效应凸显,Goss以及立方织构组分均增强;经过高温长时间退火,立方取向晶粒借助晶粒尺寸和数量上的优势吞并Goss取向晶粒异常长大,最终形成了以立方织构为主的二次再结晶组织,显著的提高了高硅钢薄板的磁性能。