CN102500638A - 一种高立方织构高钨含量Ni-W合金基带的制备方法 - Google Patents
一种高立方织构高钨含量Ni-W合金基带的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高立方织构高钨含量Ni-W合金基带的制备方法，属于高温超导涂层导体金属基带技术领域。本发明采用轧制间热处理的方法，通过改善冷轧基带形变织构，并增加冷轧基带中立方取向晶粒的含量，从而有效改善高钨含量NiW合金基带立方织构的含量，获得高立方织构含量的金属基带。本发明所制备的高钨含量NiW合金基带机械强度高，无(低)磁性，具有良好的表面质量和锐利的立方织构，可以满足进一步提高YBCO涂层导体性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂层导体用立方织构高钨含量Ni-W合金基带制备方法，属于高温超导涂层导体金属基带技术领域。
背景技术
以YBa2Cu3O7-x(YBCO)为代表的第二代高温超导材料，由于其相比第一代高温超导材料的优越性能，因而得到了人们的广泛关注和深入研究。鉴于涂层导体的结构需求，高织构、低(无)磁性、高强度等性质是获得高性能金属基带的关键。在多种应用于涂层导体的金属合金基带中，Ni5at.％W合金基带是人们研究最系统、最深入的基带材料之一。虽然Ni5W具有易获得立方织构，成本低廉以及抗氧化性好等优点，但在77K下仍然具有铁磁性且屈服强度较低，因而限制了涂层导体在实际应用中的应用。为了进一步提高NiW合金基带的机械性能且降低实际应用中的交流损耗，制备高钨含量NiW合金基带是一条行之有效的思路。研究表明，高钨含量镍钨合金能很好弥补了低钨含量镍钨合金的劣势，但当W原子含量的增加大于5％时，合金的层错能随之大幅度降低，所以通过传统的轧制以及再结晶热处理工艺不易获得高立方织构含量。目前为止，各研究小组均期望获得高立方织构高钨含量NiW合金基带。因此，制备织构高钨含量NiW合金基带被认为是涂层导体基带研究的重大挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效改善高钨含量NiW合金基带立方织构的制备方法。
本发明采用轧制间热处理的方法，通过改善冷轧基带形变织构，即从黄铜型织构向铜型织构转变，并提高了组织中具有优先回复并长大优势的立方取向的含量，从而有效改善高钨含量NiW合金基带立方织构的含量，获得高立方织构含量的金属基带。具体工艺步骤如下：
(1)原料配比与初始坯锭的制备
将纯度均为99.99％的Ni块和W块，按W原子百分比含量为7-9.3％的配比在真空条件下于1500～1700℃熔炼5～15min成NiW合金固溶体，然后浇铸，热锻后即可获得NiW的合金初始铸锭；将初始铸锭进行热轧后得到初始坯锭；
(2)初始坯锭的形变轧制
形变轧制步骤如下：a)对初始坯锭进行变形量50～70％冷轧，然后在ArH2混合气体保护或真空条件下于400～700℃退火30～120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；b)对现有厚度进行变形量50～70％冷轧，然后在ArH2混合气体保护或真空条件下于400～700℃退火30～120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；c)重复步骤b)0～3次；d)冷轧得到总变形量不小于95％，厚度为60～120μm的冷轧基带，上述步骤中道次变形量为5～15％；(3)冷轧基带的再结晶热处理
步骤(2)得到的冷轧基带在ArH2混合气体保护或真空条件下于600～800℃退火60min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％，然后再升温至1000～1200℃退火30～90min，得到涂层导体用高钨含量NiW合金基带。
本发明技术的关键是在步骤(2)中对初始坯锭轧制间热处理的变形量和温度的选择，最终冷轧基带获得有利于再结晶退火后形成立方织构的形变织构，并且增加了再结晶过程中立方晶粒的形核率。
本发明的方法制得的高钨含量NiW合金基带具有以下几个特点：
1、轧制间热处理过程中释放部分形变储存能，缓解加工硬化；
2、本发明的合金冷轧基带形变织构由黄铜型转变为铜型织构，有利于基带在再结晶过程中立方晶粒的形成；
3、相比于未经轧制间热处理的高钨含量NiW合金，其冷轧基带中立方取向晶粒含量明显提高，因此基带具有更好的立方织构；
附图说明
图1a为实施例1中制备的Ni基合金基带退火后的(001)面极图；
图1b为实施例1中制备的Ni基合金基带退火后的(111)面极图；
图2a为实施例2中制备的Ni基合金基带退火后的(001)面极图；
图2b为实施例2中制备的Ni基合金基带退火后的(111)面极图；
图3为实施例3中制备的Ni基合金冷轧基带的(111)极图；
图4a为实施例4中制备的Ni基合金基带退火后的(001)面极图；
图4b为实施例4中制备的Ni基合金基带退火后的(111)面极图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
将纯度均为99.99％的Ni块和W块，按W的原子百分含量为7％的配比在真空条件下于1600℃熔炼10min成NiW合金固溶体，然后浇铸，锻造即可获得NiW合金的初始铸锭；将初始铸锭进行热轧后得到初始坯锭；a)对初始坯锭进行变形量70％冷轧，然后在ArH2混合气体保护条件下于400℃退火30min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；b)对现有厚度进行变形量70％冷轧，然后在ArH2混合气体保护条件下于400℃退火30min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；c)重复步骤b)0次；d)最终冷轧得到总变形量98％，厚度为80μm的冷轧基带，上述步骤中道次变形量为10％；冷轧基带在ArH2混合气体保护气氛下于600℃下退火60min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％，然后再升温至1100℃退火60min，得到最终产品合金基带。该合金基带的(001)及(111)面极图如图1所示，由图1可知，该合金基带具有强立方织构。
实施例2
将纯度均为99.99％的Ni块和W块，按W的原子百分含量为9.3％的配比在真空条件下于1500℃熔炼15min成NiW合金固溶体，然后浇铸，锻造即可获得NiW合金的初始铸锭；将初始铸锭进行热轧后得到初始坯锭；a)对初始坯锭进行变形量60％冷轧，然后在ArH2混合气体保护条件下于650℃退火120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；b)对现有厚度进行变形量60％冷轧，然后在ArH2混合气体保护条件下于650℃退火120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；c)重复步骤b)2次；d)最终冷轧得到总变形量98％，厚度为120μm的冷轧基带，上述步骤中道次变形量为5％；冷轧基带在ArH2混合气体保护气氛下于800℃下退火60min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％，然后再升温至1000℃退火90min，得到最终产品合金基带。该合金基带的(001)及(111)面极图如图2所示，由图2可知，该合金基带具有强立方织构。
实施例3
将纯度均为99.99％的Ni块和W块，按W的原子百分含量为7％的配比在真空条件下于1600℃熔炼10min成NiW合金固溶体，然后浇铸，锻造即可获得NiW合金的初始铸锭；将初始铸锭进行热轧后得到初始坯锭；a)对初始坯锭进行变形量50％冷轧，然后在ArH2混合气体保护条件下于650℃退火120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；b)对现有厚度进行变形量50％冷轧，然后在ArH2混合气体保护条件下于650℃退火120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；c)重复步骤b)3次；c)最终冷轧得到总变形量98％，厚度为80μm的冷轧基带，上述步骤中道次变形量为5％；冷轧基带在ArH2混合气体保护气氛下于750℃下退火60min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％，然后再升温至1000℃退火90min，得到最终产品合金基带。该合金冷轧基带的(111)极图如图3所示，由图3可知，该合金冷轧基带具有铜型形变织构。
实施例4
将纯度均为99.99％的Ni块和W块，按W的原子百分含量为8％的配比在真空条件下于1700℃熔炼5min成NiW合金固溶体，然后浇铸，锻造即可获得NiW合金的初始铸锭；将初始铸锭进行热轧后得到初始坯锭；a)对初始坯锭进行变形量60％冷轧，然后在真空条件下于700℃退火90min；b)对现有厚度进行变形量60％冷轧，然后在真空条件下于700℃退火90min；c)重复步骤b)3次；c)最终冷轧得到总变形量95％，厚度为60μm的冷轧基带，上述步骤中道次变形量为15％；冷轧基带在真空条件下于800℃下退火60min，然后再升温至1200℃退火30min，得到最终产品合金基带。该合金基带的(001)及(111)面极图如图4所示，由图4可知，该合金基带具有强立方织构。
Claims (1)
1.一种高立方织构高钨含量Ni-W合金基带的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：
(1)原料配比与初始坯锭的制备
将Ni块和W块，按W原子百分比含量为7-9.3％的配比在真空条件下于1500～1700℃熔炼5～15min成NiW合金固溶体，然后浇铸，热锻后即可获得NiW的合金初始铸锭；将初始铸锭进行热轧后得到初始坯锭；
(2)初始坯锭的形变轧制
形变轧制步骤如下：a)对初始坯锭进行变形量50～70％冷轧，然后在ArH2混合气体保护或真空条件下于400～700℃退火30～120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；b)对现有厚度进行变形量50～70％冷轧，然后在ArH2混合气体保护或真空条件下于400～700℃退火30～120min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％；c)重复步骤b)0～3次；d)冷轧得到总变形量不小于95％，厚度为60～120μm的冷轧基带，上述步骤中道次变形量为5～15％；
(3)冷轧基带的再结晶热处理
步骤(2)得到的冷轧基带在ArH2混合气体保护或真空条件下于600～800℃退火60min，其中H2体积占ArH2混合气体总体积的4％，然后再升温至1000～1200℃退火30～90min，得到涂层导体用高钨含量NiW合金基带。
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