铁硅合金具有优良的磁学性能,已被广泛应用于电力和电讯工业磁性材料的制造。随着铁硅合金中硅含量的增加,铁硅合金的磁学性能得到大幅的提高。然而,高硅含量在提高合金磁性能的同时使合金的脆性大幅增强,而难以用常规的热轧和冷轧加工方法制备,这严重限制了高硅合金的应用。已有的大量研究结果表明,使材料的组织定向化并优化界面结构是改善和提高材料性能的有效手段。本文以Fe-6.5wt%Si和Fe-6.06wt%Si两种高硅铁硅合金为研究对象,首先研究不同变形量的铁硅合金在等温退火过程中退火工艺对其显微结构的演变情况、织构及晶界分布情况。在此基础上,研究不同定向退火工艺对合金显微结构演变的影响,并对不同退火条件下合金的力学性能进行了评估。研究结果表明.铁硅合金在等温退火条件下,随着温度提高显微结构演变过程分为回复阶段、再结晶阶段和晶粒尺寸长大阶段,当加热温度超过1000℃时开始发生二次再结晶现象。随着热处理温度提高、保温时间的延长以及变形量的增大,再结晶速度和晶粒尺寸长大越快。铁硅合金的再结晶处理过程降低了材料内部的小角度晶界比例以及晶界元素和杂质的偏聚,并消除了晶内位错等缺陷组织,使其硬度下降;再结晶退火处理在一定程度上可以提高铁硅合金的延伸率和抗拉强度,在700℃热处理时达到最大抗拉强度770MPa。高温退火后晶粒粗化,会降低它的力学性能。在700℃等温退火完全再结晶后产生相对集中的立方织构{001}<100>,重合点阵晶界∑13数量大幅度减少,而随后850℃的退火时立方织构数量大量减少,重合点阵晶界∑13数量增长了一倍,表明随着再结晶过程的进行,随着晶粒的长大晶界特征分布发生变化。70%变形量铁硅合金的再结晶激活能为181kJ/mol。利用定向退火方法成功地制备出长径比为10左右的柱状晶,通过一系列退火实验发现当在1000℃左右定向退火、抽拉速率在5-8μm/s时会出现比较明显的柱状晶组织,在950℃以下及1100℃以上退火温度和其他抽拉速率时并不能得到较为明显的柱状晶组织。70%变形量试样在定向退火处理后小角度晶界含量(6.5%)与普通退火时相比明显降低。重合点阵晶界∑13含量增多(可达31%),多数分布于柱状晶沿晶粒生长方向的晶界两侧,大量∑13晶界的聚集会导致晶粒受热时无法向垂直抽拉方向生长,只能沿定向退火方向生长,可见柱状晶是由晶粒的择优取向生长形成的。柱状晶晶界处的晶界大多数为低CSL晶界(其中以∑3、∑5和∑13为主)。铁硅合金在定向退火后会出现比较明显的面织构{102}(27%),初次再结晶时形成的立方织构几乎消失殆尽,组织中高斯织构{110}<001>含量(15%)上升,多数为长大的柱状晶粒,可见具有高斯取向的晶粒在二次再结晶容易发生异常长大。Fe-6.5wt%Si经定向退火处理后,其试样中小角度晶界及低CSL晶界(3≤∑≤29)含量与随机取向晶粒相比明显上升,较高含量的小角度晶界和低CSL晶界使得Fe-6.5wt%Si可以冷轧加工到30%变形量。由此可见,定向再结晶处理优化了铁硅合金的晶界结构从而提升其变形能力。