取向硅钢作为电力变压器等核心设备的关键材料,其生产历史已近百年。尽管以Goss织构为主的高品质产品已广泛应用,但行业内长期存在一个未解之谜:在二次再结晶过程中,为何尺寸较小的Goss晶粒能够吞并周围较大的晶粒,并最终实现异常长大?这一现象直接关系到材料的磁性能与生产效率。
针对这一难题,一项发表于2026年《材料科学前沿》的研究通过大量实验数据,首次从弹性相互作用角度阐明了其形成机制。研究指出,铁素体与抑制相之间存在显著的摩尔体积差异,且铁素体的弹性各向异性随温度升高而增强,这两大因素共同驱动了Goss晶粒的异常生长。
具体而言,铁素体与抑制相的摩尔体积差异导致抑制相在析出时承受巨大的压应力,难以粗化,从而维持了较高的粒子密度。这种差异使得钢板表层附近的抑制相密度显著低于心部,导致表层晶粒更容易获得生长优势。随着温度升高,铁素体弹性各向异性愈发明显,进一步降低了表层非Goss晶粒处的抑制相密度。这使得晶界向非Goss晶粒一侧的迁移速度远快于向Goss晶粒一侧,最终促使小尺寸Goss晶粒“吞噬”周围大晶粒,完成二次再结晶。
该成果不仅厘清了取向硅钢二次再结晶的物理机制,更为稳定现有产品质量、开发新一代高性能取向硅钢提供了重要的理论基石。对于中国钢铁行业而言,深入理解这一微观机制,有助于在高端电工钢领域突破技术瓶颈,提升国产变压器用钢的国际竞争力。
