电流快速加热调控非取向硅钢再结晶织构演变机制及性能优化研究

针对非取向硅钢(NGO)织构优化难题，研究人员通过20°C/s慢速加热与150°C/s电流快速加热对比实验，结合EBSD和XRD分析，发现快速加热可促进λ({001}//ND)、Goss({110}<001>)等有利织构形成，抑制γ({111}//ND)不利织构，其机制与应变储能差异驱动的再结晶动力学调控相关，为高效低耗制备高性能硅钢提供新思路。

　　

硅钢作为电力工业的核心材料，其磁性能直接决定电机和变压器的能效水平。非取向硅钢(NGO)因各向同性需求，长期面临织构控制的重大挑战——理想织构λ({001}//ND)和Goss({110}<001>)可提升磁导率，而γ({111}//ND)织构会导致磁性能劣化。传统退火工艺存在能耗高、织构调控精度不足等问题，亟需开发新型热处理技术。

中国某研究团队在《Materials Characterization》发表的研究中，采用83%冷轧变形的Fe-3%Si钢为样本，创新性地对比常规20°C/s慢速加热与150°C/s电流快速加热的再结晶行为。通过电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)技术，首次系统揭示了快速加热对织构竞争的调控机制：电流快速加热通过改变再结晶动力学，使低应变储能的晶粒优先形核长大，从而选择性促进λ、Goss和α({110}//RD)有利织构发展，同时抑制γ织构。这种"能量筛选效应"源于快速加热缩短了恢复阶段，使储能差异对再结晶的调控作用更为显著。

关键技术方法包括：对83%冷轧Fe-3%Si钢试样分别实施20°C/s电阻炉加热和150°C/s直接通电快速加热；采用EBSD进行微区取向分析，空间分辨率达0.5μm；通过XRD宏观织构检测获得统计性取向分布函数(ODF)；基于KAM核平均误取向角定量表征应变储能分布。

【微观组织演变】EBSD分析显示快速加热试样再结晶晶粒尺寸分布更均匀，平均晶粒尺寸较慢速加热减小18%，且出现大量{001}取向亚结构，为λ织构发展提供形核位点。
【织构竞争机制】XRD定量计算表明，快速加热使λ纤维强度提升37%，Goss组分体积分数增加2.3倍，γ纤维强度降低至慢速加热的61%，证实加热速率对织构组分的选择性激活作用。
【能量学分析】KAM统计显示快速加热后高储能区域(>1°)占比减少42%，说明电流加热通过抑制高应变晶粒的回复过程，强化了储能驱动的不均匀形核效应。

该研究突破传统热处理的局限性，阐明快速加热通过动力学调控实现织构优化的物理本质。电流加热技术兼具秒级处理速度和千瓦级低能耗的优势，为工业化生产高磁感硅钢提供新范式。特别值得注意的是，研究发现的α织构增强现象，为理解面织构与λ纤维的协同演化机制开辟了新视角。这项工作不仅解决具体材料问题，更为金属材料织构工程提供了"能量场调控"的新方法论，在电动汽车驱动电机用钢等领域具有广阔应用前景。