本发明涉及金属功能材料室温塑性加工领域，特别涉及一种提高6.5％高硅电工钢复合薄板冷轧的方法，主要适用于减薄6.5％高硅电工钢复合板在冷轧过程中的厚度。
背景技术：
高硅电工钢是一种优异的软磁合金，是磁能和电能之间发生转换的理想中介材料。在该合金中，随着硅元素含量的升高，高硅电工钢在高频环境下优异的软磁性能更加明显，比如铁损降低、磁致伸缩系数减小、电阻率和磁导率升高等，可用来制造高速高频电机、变压器和磁屏蔽设备等，是电力、电子和军事工业领域中十分重要的软磁合金材料。
6.5％高硅电工钢具有高磁导率、高电阻率、低矫顽力、低铁损和磁致伸缩系数接近于零等优异的软磁特性，用6.5％高硅电工钢制作上述设备的核心部件，可以显著降低器件对环境的噪声污染和能源损耗，有利于设备自身的轻量化和小型化；然而，6.5％高硅电工钢由于基体内部存在大量的有序相，在室温下表现得脆性显著、塑性加工性能极差，难以采用常规的方法加工出满足高性能铁芯所需的薄板。6.5％高硅电工钢基体中的有序-无序结构的转变对该合金塑性加工性能影响很大。1mm厚的热轧态6.5％高硅电工钢板在850℃下保温150min，经过盐水淬火处理后，该合金的有序度得到降低，使其脆性有了一定程度的改善，塑性明显得到提高。在不同的热处理工艺下，高硅电工钢中的有序-无序结构之间将发生转变。在bcc结构到b2结构转变过程中，发现对于硅元素含量小于5.87％的高硅电工钢，通过一定的热处理工艺可以抑制b2结构的出现，但对于6.5％高硅电工钢，则难以抑制b2结构的出现，这也是6.5％高硅电工钢比5.87％高硅电工钢塑性差的直接原因。
通过适当的热处理工艺可以抑制高硅电工钢中的有序转变，进而改善其塑性；但对于6.5％高硅电工钢而言，高温淬火热处理无法抑制b2有序结构的出现；因而通过采取抑制有序结构出现的热处理方式，已很难提高6.5％高硅电工钢的塑性。若对6.5％高硅电工钢进行一定的热处理工序，如果热处理工艺参数选择不恰当，会发生b2结构向有序度更高的d03结构转变，将进一步降低其塑性。有研究表明，经过淬火处理后的残余b2有序结构，在后续热处理或热加工过程中会发生向d03有序结构的转变，其转变程度与硅元素含量、加热温度和保温时间密切相关，所以适当的热处理工艺可以在一定程度上提高6.5％高硅电工钢合金的室温塑性加工性能，但没有改变该合金难以加工的本质。
技术实现要素：
为了克服合金在室温下脆性显著难变形的缺陷、提高合金在室温下的塑性变形能力，本发明的目的在于提供一种提高6.5％高硅电工钢复合薄板冷轧的方法，利用硼化硅(si2b3)纤维的特殊性，把线状的硼化硅纤维按一定比例存在于高硅合金基体中，利用纤维增强基体塑性的功能，在合金本质上提高其室温塑性加工性能。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种提高6.5％高硅电工钢复合薄板冷轧的方法，包括以下步骤：
(1)硼化硅纤维准备：将不超过模具内壁长度的直径0.1-0.2mm的硼化硅纤维以10根/cm2的数量密度竖直放在芯层浇铸模具的底部；
(2)芯层铸坯：芯层的熔炼在真空电磁感应加热炉中进行，原料为硅元素质量含量为3％的普通硅钢和硅元素质量含量为99.9％的工业硅块，熔炼温度为1550-1600℃，得到硅元素质量含量为10％-12％的芯层铸坯溶液，浇铸在步骤(1)中的模具里；
(3)包覆浇铸：对步骤(2)中得到的芯层铸坯溶液等冷却至室温后采用线切割切取具有一定尺寸的矩形块体，含有硼化硅纤维的芯层矩形块体在浇铸模具中由垫片支撑悬空于模具中央，垫片材质为普通硅钢，在真空电磁感应加热炉中进行包覆浇铸，包覆原料为普通硅钢，熔炼温度在1550-1600℃，包覆浇铸；
(4)热轧：对步骤(3)中的复合板铸坯缓冷至室温后切除冒口，进行热轧，加热温度为1200-1250℃，保温50-70min，热轧温度为1000-1200℃，第一道次压下量不小于60％，直至热轧后的复合板厚度为1.5-2mm；
(5)温轧：对步骤(4)中的复合板进行温轧，加热温度为550-650℃，保温40-60min，温轧温度为500-650℃，第一道次压下量不大于30％；直至温轧板的厚度为0.1-0.2mm；
(6)扩散退火：对步骤(5)中的复合板进行扩散退火处理，在气氛保护炉中进行，加热温度为1150-1250℃，保温时间90-120min，扩散前抽真空并通入ar，通过控制不同的加热温度和保温时间，制备出硅元素含量呈梯度分布的高硅电工钢复合板；
(7)酸洗：对步骤(6)中的高硅电工钢复合板进行酸洗，采用质量分数12-15％盐酸水溶液去除表面的氧化铁皮和铁屑，为该复合板冷轧后的板形、表面质量和光亮度做准备；
(8)冷轧：对步骤(7)的复合板在室温下进行轧制变形，第一道次变形量不大于20％，经过多道次冷轧变形后复合板的厚度为0.03-0.04mm。
本发明的优点：
本发明针对6.5％高硅电工钢复合板室温下脆性显著难变形的缺陷，利用硼化硅纤维增强基体塑性的特点，在本质上提高该合金室温下的塑性加工性能，减少了采用热处理工艺抑制有序结构转变的发生，保证了制备工艺中塑性加工变形的连续性，从而简化工艺流程、节约能源。
附图说明
图1本发明的高硅电工钢复合板铸坯横切面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细叙述。
实施例一
本实施例包括以下步骤：
(1)硼化硅纤维准备：将120mm长的直径为0.2mm的硼化硅纤维以10根/cm2的数量密度竖直放在芯层浇铸模具的底部，为了防止硼化硅纤维倾斜，在浇铸模具的底部涂上2mm厚的al2o3脱模剂涂料，在干化之前让线状硼化硅纤维垂直插入在脱模剂中；
(2)芯层铸坯：芯层的熔炼在真空电磁感应加热炉中进行，原料为硅元素含量为3％的普通硅钢和硅元素含量为99.9％的工业硅块，熔炼温度在1550-1600℃之间，按照成分配比得到硅元素含量为10％的芯层铸坯溶液，浇铸在步骤(1)中的模具里；
(3)包覆浇铸：对步骤(2)中得到的芯层铸坯溶液等冷却至室温后采用线切割切取长×宽×高为120×70×20(mm，下同)的矩形立方体块；芯层的矩形块在浇铸模具中由垫片支撑处于悬空状态，垫片材质为普通硅钢，在真空电磁感应加热炉中进行包覆浇铸，熔炼温度在1550-1600℃，包覆原料为普通硅钢，覆层厚度不小于芯层厚度的两倍，冷至室温后切去冒口，三层复合板铸坯尺寸长×宽×高为150×100×68；包覆浇铸后复合板铸坯横切面示意图如图1所示；
(4)热轧：对步骤(3)中的复合板铸坯进行热轧，加热温度为1200-1250℃，保温50min，热轧温度为1000-1200℃之间，第一道次压下量不小于60％，经过热轧后的复合板厚度为2mm，热轧后采用随炉冷却；
(5)温轧：对步骤(4)中的复合板进行温轧，加热温度为550-650℃，保温40min，温轧温度为500-650℃，第一道次压下量不大于30％；采用随炉冷却，经过温轧后的复合板厚度为0.2mm；
(6)扩散退火：对步骤(5)中的复合板进行扩散退火，在气氛保护炉中进行，扩散前抽真空后通入ar，加热温度为1150℃，保温时间120min，经过扩散后为复合板硅元素含量为4.5-7.5％；
(7)酸洗：对步骤(6)中的高硅电工钢复合板进行酸洗，采用质量分数为15％盐酸水溶液去除表面的氧化铁皮；
(8)冷轧：对步骤(7)的复合板在室温下进行轧制变形，第一道次变形量不大于20％，经过轧制多道次后，高硅电工钢复合薄板的厚度为0.04mm。
本实施例所得到的0.04mm高硅电工钢复合薄板的板形完整平直、表面光洁度良好、具有一定程度的韧性，其厚度明显小于采用热处理工艺抑制有序转变而提高室温塑性加工性能的方法，其磁性能明显高于普通硅钢，可以替代普通硅钢片在电力、电子工业中的应用。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
(1)硼化硅纤维准备：将120mm长的直径为0.15mm的硼化硅纤维以10根/cm2的数量密度竖直放在芯层浇铸模具的底部，为了防止硼化硅纤维倾斜，在浇铸模具的底部涂上2mm厚的al2o3脱模剂涂料，在干化之前让线状硼化硅纤维垂直插入在脱模剂中；
(2)芯层铸坯：芯层的熔炼在真空电磁感应加热炉中进行，原料为硅元素含量为3％的普通硅钢和硅元素含量为99.9％的工业硅块，熔炼温度在1550-1600℃之间，按照成分配比得到硅元素含量为11％的芯层铸坯溶液，浇铸在步骤(1)中的模具里；
(3)包覆浇铸：对步骤(2)中得到的芯层铸坯溶液等冷却至室温后采用线切割切取长×宽×高为115×65×15的矩形立方体块；芯层的矩形块在浇铸模具中由垫片支撑处于悬空状态，垫片材质为普通硅钢，在真空电磁感应加热炉中进行包覆浇铸，熔炼温度在1550-1600℃，包覆原料为普通硅钢，覆层厚度不小于芯层厚度的两倍，冷至室温后切去冒口，三层复合板铸坯尺寸长×宽×高为145×95×65；
(4)热轧：对步骤(3)中的复合板铸坯进行热轧，加热温度为1200-1250℃，保温60min，热轧温度为1000-1200℃之间，第一道次压下量不小于60％，经过热轧后的复合板厚度为1.8mm，热轧后采用随炉冷却；
(5)温轧：对步骤(4)中的复合板进行温轧，加热温度为550-650℃，保温50min，温轧温度为500-650℃，第一道次压下量不大于30％；采用随炉冷却，经过温轧后的复合板厚度为0.15mm；
(6)扩散退火：对步骤(5)中的复合板进行扩散退火，在气氛保护炉中进行，扩散前抽真空后通入ar，加热温度为1200℃，保温时间100min，经过扩散后为复合板硅元素含量为5.8-7.0％；
(7)酸洗：对步骤(6)中的高硅电工钢复合板进行酸洗，采用质量分数为12％盐酸水溶液去除表面的氧化铁皮；
(8)冷轧：对步骤(7)的复合板在室温下进行轧制变形，第一道次变形量不大于20％，经过轧制多道次后，高硅电工钢复合薄板的厚度为0.035mm。
本实施例所得到的0.035mm高硅电工钢复合薄板的板形完整平直、表面光洁度良好、具有一定程度的韧性，其厚度明显小于采用热处理工艺抑制有序转变而提高室温塑性加工性能的方法，其磁性能明显高于普通硅钢，可以替代普通硅钢片在电力、电子工业中的应用。
实施例三
本实施例包括以下步骤：
(1)硼化硅纤维准备：将120mm长的直径为0.1mm的硼化硅纤维以10根/cm2的数量密度竖直放在芯层浇铸模具的底部，为了防止硼化硅纤维倾斜，在浇铸模具的底部涂上2mm厚的al2o3脱模剂涂料，在干化之前让线状硼化硅纤维垂直插入在脱模剂中；
(2)芯层铸坯：芯层的熔炼在真空电磁感应加热炉中进行，原料为硅元素含量为3％的普通硅钢和硅元素含量为99.9％的工业硅块，熔炼温度在1550-1600℃之间，按照成分配比得到硅元素含量为12％的芯层铸坯溶液，浇铸在步骤(1)中的模具里；
(3)包覆浇铸：对步骤(2)中得到的芯层铸坯溶液等冷却至室温后采用线切割切取长×宽×高为125×75×20的矩形立方体块；芯层的矩形块在浇铸模具中由垫片支撑处于悬空状态，垫片材质为普通硅钢，在真空电磁感应加热炉中进行包覆浇铸，熔炼温度在1550-1600℃，包覆原料为普通硅钢，覆层厚度不小于芯层厚度的两倍，冷至室温后切去冒口，三层复合板铸坯尺寸长×宽×高为155×105×70；
(4)热轧：对步骤(3)中的复合板铸坯进行热轧，加热温度为1200-1250℃，保温70min，热轧温度为1000-1200℃之间，第一道次压下量不小于60％，经过热轧后的复合板厚度为1.5mm，热轧后采用随炉冷却；
(5)温轧：对步骤(4)中的复合板进行温轧，加热温度为550-650℃，保温60min，温轧温度为500-650℃，第一道次压下量不大于30％；采用随炉冷却，经过温轧后的复合板厚度为0.18mm；
(6)扩散退火：对步骤(5)中的复合板进行扩散退火，在气氛保护炉中进行，扩散前抽真空后通入ar，加热温度为1250℃，保温时间90min，经过扩散后为复合板硅元素含量为6.3-6.7％；
(7)酸洗：对步骤(6)中的高硅电工钢复合板进行酸洗，采用质量分数为12％盐酸水溶液去除表面的氧化铁皮；
(8)冷轧：对步骤(7)的复合板在室温下进行轧制变形，第一道次变形量不大于20％，经过轧制多道次后，高硅电工钢复合薄板的厚度为0.03mm。
本实施例所得到的0.03mm高硅电工钢复合薄板的板形完整平直、表面光洁度良好、具有一定程度的韧性，其厚度明显小于采用热处理工艺抑制有序转变而提高室温塑性加工性能的方法，其磁性能明显高于普通硅钢，可以替代普通硅钢片在电力、电子工业中的应用。