一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法
【專利摘要】本發明涉及一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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；得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構。本發明通過合理布局樣本和數學轉化顯著提高了結果的代表性及工作效率，可廣泛應用于電力變壓器用高磁感取向電工鋼的生產和研究領域。
【專利說明】一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種宏觀織構測量的方法，更具體涉及一種測量高磁感取向電工鋼宏 觀織構的方法。
【背景技術】：
[0002] 在電力系統中，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系到變壓器鐵心的體積與損耗，測定硅鋼片的宏觀 織構可以從材料內部的組織結構信息上反應出樣品的磁性能，特別是樣品的磁感應強度。 作為面心立方fee金屬的取向電工鋼中，{100}〈001>立方織構和{110}〈001>高斯織構的 共同特征是具有易導磁的〈〇〇1>方向，為有利于磁性能提高的織構；α線織構、Y線織構以 及{110}〈1-12>黃銅、{11-2}〈111>銅型織構中原子密排方向為〈110>、〈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，依據典型 織構類型及織構強度信息中可對硅鋼片的磁感應強度進行評價。
[0003] 為了找出高磁感取向電工鋼磁感應強度（國標GB2521-2008要求Β8彡I. 88Τ)與 材料內部組織結構的對應關系，《電工鋼的材料學原理》（毛衛民，楊平.電工鋼的材料學原 理[Μ].北京：高等教育出版社，2013)中采用取向度的概念進行表述，定義為試樣中〈001> 晶向偏離角在3°、5°或7°以內的晶粒的面積占全部被統計晶粒面積的百分比，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 以通過實測晶粒的三個歐拉角計算出偏離角。仇圣桃（中國發明專利201310205545. 1)等 人利用電子背散射衍射（EBSD)技術檢測取向硅鋼晶粒取向差，得到磁感應強度與取向差 之間的對應關系，該方法的缺點在于對于平均晶粒尺寸超過20_的取向電工鋼片缺乏缺 乏統計性，原因在于配備EBSD探頭的掃描電鏡（SEM)對被測樣品尺寸有嚴格限制，按照其 專利要求至少包括15個晶粒，此時試樣長度達到300mm以上，顯然無法實現EBSD散點晶粒 取向測量。李長一（中國發明專利201310576260. 9)等人沿軋制方向進行試樣組合，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，同時無法給出測量結果的可靠度或測量誤差。
[0004] 本發明給出一種能準確測量高磁感取向電工鋼帶宏觀織構的方法，以克服上述缺 點。
【發明內容】
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[0005] 本發明的目的是提供一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，該方法實現高 磁感取向電工鋼材料內部微觀結構的高效測量和直觀表征。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織 構的方法，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；
[0009] (3)得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構。
[0010] 本發明提供的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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軋向為14X 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] 本發明提供的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，所述合成試樣的疊成 方式為沿樣片的法向進行疊裝，組合后觀察面是軋向與法向所在平面。
[0013] 本發明提供的另一優選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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] 本發明提供的再一優選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，所述不完 整極圖為三個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° ;并用級數展開法確定取向分布函數。
[0015] 本發明提供的又一優選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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度。
[0016] 本發明提供的又一優選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，所述步驟 (3) 通過將所述合成試樣側面數據轉換為取向硅鋼軋面信息，通過數學變換將初始極圖數 據繞軋向方向旋轉90°，得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構。
[0017] 本發明提供的又一優選的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，所述數學 變換方式為：
[0018]
【權利要求】
1. 一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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； (3) 得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構。
2. 如權利要求1所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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軋向為14X24mm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. 如權利要求2所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，其特征在于：所 述合成試樣的疊成方式為沿樣片的法向進行疊裝，組合后觀察面是軋向與法向所在平面。
4. 如權利要求1所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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. 如權利要求4所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，其特征在于：所 述不完整極圖為三個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° ;并用級數展開法確定取向分布函數。
6. 如權利要求5所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，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度。
7. 如權利要求1所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，其特征在于：所 述步驟（3)通過將所述合成試樣側面數據轉換為取向硅鋼軋面信息，通過數學變換將初始 極圖數據繞軋向方向旋轉90°，得到高磁感取向電工鋼的宏觀織構。
8. 如權利要求7所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，其特征在于：所 述數學變換方式為：
式中，g為90°旋轉操作變化矩陣，g'為轉動前取向數據，g''為轉動后得到的取向數 據；(hkl) [uvw]表示轉動前的晶粒取向，[rst] = [hkl]X[uvw]表示平行于橫向軸的晶向， 這樣構成一個標準正交矩陣。
9. 如權利要求8所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，其特征在于：對 于轉動前的晶體取向g'有：
10. 如權利要求9所述的一種測量高磁感取向電工鋼宏觀織構的方法，其特征在于：所 述90°旋轉操作變化矩陣g的確定過程為：從初始取向出發，按照φι，Φ，φ2順序做三個歐 拉轉動，經過該轉動實現任意的晶體轉動，實現這一操作的轉動表示為g=(9l,Φ?φ2)，用 矩陣表示經任意(φι,Φ，q>2)轉動所獲得的取向，確定如下關系： 繞軋向方向旋轉90°，即取g=(0,90°
，0)，代入計算得出轉換矩陣：
【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 優先權日:2014年9月28日
【發明者】程靈, 馬光, 楊富堯, 吳雪, 高潔, 韓鈺, 陳新 申請人:國家電網公司, 國網智能電網研究院