一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述方法適用于樣品平均晶粒尺寸為10mm以上的高磁感取向電工鋼的檢測；所述方法包括以下步驟：獲取合成試樣和對比試樣；測量所述合成試樣的不完整極圖且確定取向分布函數(shù)；得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構(gòu)。本發(fā)明通過合理布局樣本和數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化顯著提高了結(jié)果的代表性及工作效率，可廣泛應(yīng)用于電力變壓器用高磁感取向電工鋼的生產(chǎn)和研究領(lǐng)域。
【專利說明】一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種宏觀織構(gòu)測量的方法，更具體涉及一種測量高磁感取向電工鋼宏 觀織構(gòu)的方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 在電力系統(tǒng)中，高電壓等級大型電力變壓器普遍采用高磁感取向電工鋼疊片制成 鐵心，取向電工鋼的磁性能水平直接關(guān)系到變壓器鐵心的體積與損耗，測定硅鋼片的宏觀 織構(gòu)可以從材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)信息上反應(yīng)出樣品的磁性能，特別是樣品的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 作為面心立方fee金屬的取向電工鋼中，{100}〈001>立方織構(gòu)和{110}〈001>高斯織構(gòu)的 共同特征是具有易導(dǎo)磁的〈〇〇1>方向，為有利于磁性能提高的織構(gòu)；α線織構(gòu)、Y線織構(gòu)以 及{110}〈1-12>黃銅、{11-2}〈111>銅型織構(gòu)中原子密排方向?yàn)椤?10>、〈112>或〈111>，這 是相對難磁化方向，對磁性能不利。通過有效測定高磁感取向電工鋼的宏觀織構(gòu)，依據(jù)典型 織構(gòu)類型及織構(gòu)強(qiáng)度信息中可對硅鋼片的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)。
[0003] 為了找出高磁感取向電工鋼磁感應(yīng)強(qiáng)度（國標(biāo)GB2521-2008要求Β8彡I. 88Τ)與 材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系，《電工鋼的材料學(xué)原理》（毛衛(wèi)民，楊平.電工鋼的材料學(xué)原 理[Μ].北京：高等教育出版社，2013)中采用取向度的概念進(jìn)行表述，定義為試樣中〈001> 晶向偏離角在3°、5°或7°以內(nèi)的晶粒的面積占全部被統(tǒng)計(jì)晶粒面積的百分比，其中偏 離角指晶粒的〈〇〇1>方向相對于軋面的傾斜角與軋面上相對于RD的偏離角的平均值，但難 以通過實(shí)測晶粒的三個(gè)歐拉角計(jì)算出偏離角。仇圣桃（中國發(fā)明專利201310205545. 1)等 人利用電子背散射衍射（EBSD)技術(shù)檢測取向硅鋼晶粒取向差，得到磁感應(yīng)強(qiáng)度與取向差 之間的對應(yīng)關(guān)系，該方法的缺點(diǎn)在于對于平均晶粒尺寸超過20_的取向電工鋼片缺乏缺 乏統(tǒng)計(jì)性，原因在于配備EBSD探頭的掃描電鏡（SEM)對被測樣品尺寸有嚴(yán)格限制，按照其 專利要求至少包括15個(gè)晶粒，此時(shí)試樣長度達(dá)到300mm以上，顯然無法實(shí)現(xiàn)EBSD散點(diǎn)晶粒 取向測量。李長一（中國發(fā)明專利201310576260. 9)等人沿軋制方向進(jìn)行試樣組合，并采 用公式G = Pcm/ Σ Puvw表示試樣的取向度，該方法的不足之處在于，所用窄條樣品的加工難 度較大，同時(shí)無法給出測量結(jié)果的可靠度或測量誤差。
[0004] 本發(fā)明給出一種能準(zhǔn)確測量高磁感取向電工鋼帶宏觀織構(gòu)的方法，以克服上述缺 點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，該方法實(shí)現(xiàn)高 磁感取向電工鋼材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的高效測量和直觀表征。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織 構(gòu)的方法，所述方法適用于樣品平均晶粒尺寸為IOmm以上的高磁感取向電工鋼的檢測；所 述方法包括以下步驟：
[0007] (1)獲取合成試樣和對比試樣；
[0008] (2)測量所述合成試樣的不完整極圖且確定取向分布函數(shù)；
[0009] (3)得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構(gòu)。
[0010] 本發(fā)明提供的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所述步 驟（1)中合成試樣的獲取過程為：
[0011] 切取尺寸橫向X軋向?yàn)?4X 24mm的高磁感取向電工鋼47?78片，將46?77 片公稱厚度為〇· 18mm、0. 20mm、0. 23mm、0. 27mm或0· 3mm的樣片疊成高度為14mm的合成試 樣；多出來的一片作為對比試樣。
[0012] 本發(fā)明提供的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述合成試樣的疊成 方式為沿樣片的法向進(jìn)行疊裝，組合后觀察面是軋向與法向所在平面。
[0013] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述步驟 (2) 中選用Mo靶X射線束作為檢測射線，在D5000型X射線衍射儀上測量合成試樣的極圖。
[0014] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述不完 整極圖為三個(gè)軋向與法向所在平面的{110}、{200}和{112}的極圖；所述極圖中的各點(diǎn)的 位置通過α角和β角表示，所述α角為晶面法向與合成試樣法向夾角，所述β角為晶面 法相繞合成試樣法向的角度；所述α角檢測范圍為〇?70°，所述β角檢測范圍為0? 360° ;并用級數(shù)展開法確定取向分布函數(shù)。
[0015] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，在所述α 角和β角在測量過程中，以3?5°的步長間隔記錄衍射強(qiáng)度。
[0016] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述步驟 (3) 通過將所述合成試樣側(cè)面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為取向硅鋼軋面信息，通過數(shù)學(xué)變換將初始極圖數(shù) 據(jù)繞軋向方向旋轉(zhuǎn)90°，得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構(gòu)。
[0017] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述數(shù)學(xué) 變換方式為：
[0018]

【權(quán)利要求】
1. 一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，所述方法適用于樣品平均晶粒尺寸為 IOmm以上的高磁感取向電工鋼的檢測；其特征在于：所述方法包括以下步驟： (1) 獲取合成試樣和對比試樣； (2) 測量所述合成試樣的不完整極圖且確定取向分布函數(shù)； (3) 得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述步驟（1)中合成試樣的獲取過程為： 切取尺寸橫向X軋向?yàn)?4X24mm的高磁感取向電工鋼47?78片，將46?77片公 稱厚度為〇. 18mm、0. 20mm、0. 23mm、0. 27mm或0. 3mm的樣片疊成高度為14mm的合成試樣；多 出來的一片作為對比試樣。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述合成試樣的疊成方式為沿樣片的法向進(jìn)行疊裝，組合后觀察面是軋向與法向所在平面。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述步驟（2)中選用Mo靶X射線束作為檢測射線，在D5000型X射線衍射儀上測量合成試樣 的極圖。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述不完整極圖為三個(gè)軋向與法向所在平面的{110}、{200}和{112}的極圖；所述極圖中的 各點(diǎn)的位置通過α角和β角表示，所述α角為晶面法向與合成試樣法向夾角，所述β角 為晶面法相繞合成試樣法向的角度；所述α角檢測范圍為0?70°，所述β角檢測范圍 為0?360° ;并用級數(shù)展開法確定取向分布函數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：在 所述α角和β角在測量過程中，以3?5°的步長間隔記錄衍射強(qiáng)度。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述步驟（3)通過將所述合成試樣側(cè)面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為取向硅鋼軋面信息，通過數(shù)學(xué)變換將初始 極圖數(shù)據(jù)繞軋向方向旋轉(zhuǎn)90°，得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述數(shù)學(xué)變換方式為：
式中，g為90°旋轉(zhuǎn)操作變化矩陣，g'為轉(zhuǎn)動前取向數(shù)據(jù)，g''為轉(zhuǎn)動后得到的取向數(shù) 據(jù)；(hkl) [uvw]表示轉(zhuǎn)動前的晶粒取向，[rst] = [hkl]X[uvw]表示平行于橫向軸的晶向， 這樣構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正交矩陣。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：對 于轉(zhuǎn)動前的晶體取向g'有：
10. 如權(quán)利要求9所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構(gòu)的方法，其特征在于：所 述90°旋轉(zhuǎn)操作變化矩陣g的確定過程為：從初始取向出發(fā)，按照φι，Φ，φ2順序做三個(gè)歐 拉轉(zhuǎn)動，經(jīng)過該轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)任意的晶體轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)這一操作的轉(zhuǎn)動表示為g=(9l,Φ?φ2)，用 矩陣表示經(jīng)任意(φι,Φ，q>2)轉(zhuǎn)動所獲得的取向，確定如下關(guān)系： 繞軋向方向旋轉(zhuǎn)90°，即取g=(0,90°
，0)，代入計(jì)算得出轉(zhuǎn)換矩陣：
【文檔編號】G01N23/207GK104237274SQ201410505784
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】程靈, 馬光, 楊富堯, 吳雪, 高潔, 韓鈺, 陳新 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院