激光照射TiN镀膜硅钢片降低铁损的研究

　　华中科技大学武汉430074青岛海洋大学2，青岛提要研，脉冲激光照射对镀有1陶瓷应力薄膜的硅钢片，细化磁畴降低铁损的影响效应。实验明激光照射可使其铁损大幅度降低；同时建立了具有复杂边界条件的维温度场方程进行预测分析，为进步降低铁损及降止铁陷产生提供了理论依据。

　　近年来国际上出现了用非冶金方法来降低铁损。

　　如激光照细化磁畴。化学气相法等生产商桂钢3.0，法沉积3，等耐热陶瓷应力薄膜细化磁吣；145.都取！满怠的效果，I激光照射镀有TiN薄膜硅钢片降低铁损的，本原理可知磁畴宽度直接影响铁损，而文献，指出。影响磁畴宽度的主要因素是晶粒尺寸和受力状态，可为说明沿轧向施加张应力及减小晶粒尺寸可以实现磁畴细化，从而降低铁损。

　　山厂，1钢1的线膨账杀数13.5106 1尺广陶瓷沔膜的线膨胀系数5.06 1镀膜后随炉冷却至常温的过程中。基体的收缩量大于薄膜的收缩量，而实际收缩量为41所由于收缩量不同使得取向硅钢片沿轧向受拉应力，虽然沿横向也因收缩关系受到拉应力。但轧向比横向更易受温度影响且横向拉应力，的作用只相当于沿轧向加丁121应力的作厂故；陶瓷薄。租仍对试件的轧向施加定的拉应九使磁畴细化，铁损下降，为了给取向硅钢片沿轧向施加更大的拉应力，进步细化磁畴。实验中还沿轧向施加了机械拉应力，当脉冲激光热源照射取向硅钢片时，面温度瞬时上升，脉冲结束后，面温度急剧下降2所。这种加热冷却速度极快高温点停留时间极短减小主畴壁长。同时产生残余张应力，可以实现细化磁畴降低铁损的目的。

　　2激光照射镀有1旧薄膜降低铁损的实验结果分析21实验条件700型磁控溅射离子镀设备；肘38能量计；试件材料工艺流程去绝缘层电化学抛光等离子增强磁控雅1离子镀1薄脱激忙照射激祀照射兮数光斑半径0.151泊爪，横向间距041加也轧向间距10，脉冲激能量121 22实验结果分析从1中可以看出，激光照射后。铁损下降率可达23.因为镀1薄膜给取向硅钢片沿轧向施加了较大的拉应九使之磁畴结构通过180畴壁的移动而细化；同时激光的热冲击作用使加热区出现微小塑性变形和高密度位错，并产生残余张应九减小主畴壁长，使铁损明显降低。实验还发现在镀1薄膜过程中施加不同预拉应7，铁损的下降率不同，最佳预拉应力为4.1如左右，其影响机理有待进步研宄，3激光照射了取镀膜硅钢片面的传热计算脉冲激光照射镀有了谓薄膜的取向硅钢片存在的主要缺陷1易损坏1讯薄膜，使铁损上升；2易使桂钢片产生弯曲变形。因此必须对激光照射过程中的温度场进行计算分析，可最大限度地防止缺陷的产生。

　　3.1温度场数学模型的建立型，假设材料足均顷谷向性2村料的物性参数不随温度而变化；3激光热源视为轴对称高斯分布国家自然科学基金资助项目于是揠光照射镀了，薄膜桂钢片的热传导方程为扣，在边界条件为试件上面1光斑内，光斑外试件左侧面试件右侧面试件前面试件后面试件下面A`2p=o试件膜基结合面1=高斯分布的热源为xx，2+y，y，2r2上式中膜；2取向硅钢片基体。

　　心点温度与时间的关系膜硅钢片的物理模型沾硅钢片基体面时间变化曲线温度的影响的影响温度场分布4向受力情况7激光脉宽对温度面温度场分布3.2温度场计算结果分析采用有限差分法求麻各参数如下了旧薄膜熔点导热系数心=0.07.硅钢片的密度7=7.

　　255双7挪。尺，面对流换热系数=12似2.。

　　分布计算结果，可知温度分布差别很大。这是由于1的热传导能力低，使所吸收的激光能量集中。在极短的时间内无法传递给硅钢片基体，从5可知两者相差近倍多。当1取面温度达到熔点时，基体面也接近于熔点。因此在选择1叫，和！时必须考虑这种情况，以避免出现丁爪未达到熔点而基体己开始熔化。

　　密度对温度的影响都是成线性关系。7说明由于不同的脉宽对1面和桂钢片基体面的温度分布影响也小，上述的理论分析结果，有利于激光参数的选择。对实验过程中最大限度地防止1薄膜被破坏和硅钢片重要的指导意义，4结论射可，铁损下降下降韦可达汉，421薄膜对温度场分布形貌的影响不大，而对温度值影响很大，43由于1薄膜对温度的影响很大。故要想使激光照射后铁损下降效果最好。应选择合理工艺参数。

　　44建立的温度场方程对激光照射过程中温度分布进行预测分析，可最大限度地防止1册薄膜被破坏和桂钢片的热弯曲变形等缺陷的产生，为进步降低铁损提供了理论依据，2方建成等。降低铁损的激光处理实验，电加工，1996 3SteelTimesInternational.1990，14374井口征夫。1以被覆磁区细分化硅素钢板面近傍透过电镜观察，日本金属学会志，1996，6087817865井口征夫以，被覆方向性硅素钢板①铁损及十以膜，引张应力，影响。日本金属学会志199660 6何忠治。电工钢。北京冶金工业出版社，1997.4Uhirnx