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CN103236321B - 一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法 - Google Patents

一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法，属于高温涂层超导基带制备技术领域。所用原料为镍块和钨块，纯度都在99.9%以上，采用真空感应熔炼制备Ni-W合金坯锭，然后经过热锻、热叠轧得到初始复合坯锭；再结晶退火后得到表层强立方织构，芯层无磁性、高强度的镍钨合金复合基带。本发明以其特有的制备复合坯锭的方法，得到了高性能的镍钨合金复合基带。本发明所制备的合金基带具有高立方织构含量、低磁性、高强度等特点，并且易于大规模工业化生产。

Description

一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高温涂层超导体用立方织构镍钨合金复合基带的制备方法,属于高温涂层超导基带制备技术领域。
背景技术
涂层超导材料是一种有着广泛应用前景和巨大潜在商业价值的高温超导材料之一。自从上世纪80年代第二代高温超导体(钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-X))被科学家发现以来，二代高温超导技术已经得到了长足的发展。在RABiTS路线中，制备高立方织构含量、无磁性、高强度的基带是获得高性能涂层导体的关键。
目前，NiW合金基带是科学界研究最广泛的基带材料之一。但单层的NiW合金基带难以兼顾高立方织构含量、无磁性、高强度这几点需求；而粉末冶金制备复合基带坯锭的方法又难以实现大批量工业化生产。鉴于此，本发明采用熔炼得到的NiW合金坯锭，经过两次热叠轧的方法制备得到表层为低W含量的，芯层为高W含量的复合型Ni-W合金初始坯锭。然后通过温轧、再结晶退火得到高立方织构含量、低磁性、高强度的复合型NiW合金基带。
发明内容
本发明的目的是提出了一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法，本发明的方法可以实现高性能复合基带的大规模生产。
一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纯度都大于99.9％的Ni块和W块，分别按照W的摩尔百分含量为5％～7％和9％～12％进行配比；将这两种不同配比的原材料置于中频真空感应炉中熔炼获得低W含量和高W含量的两种铸锭；经热锻和线切割获得两块尺寸相同的厚度为10mm～15mm的Ni-W合金坯锭；
(2)将两块合金坯锭的接触面打磨抛光保证表面粗糙度小于0.005mm，并用乙醇或者丙酮进行超声波清洗；将两块合金坯锭叠放在一起并用夹具夹紧固定，使已经抛光的面紧密贴合在一起；用机械加工的办法将坯锭一端加工成锥型便于轧制时咬入(见图1)，并用氩弧焊将两块坯锭加工成锥型的那一端焊接固定，得到A-B型的结构，其中A代表低W含量一侧和B代表高W含量一侧；
(3)将叠合好的坯锭置于热处理炉中加热，同时通入氩氢保护气氛；升温速率为5℃/min，1000℃～1200℃保温1h～2h(这样不仅为后续热叠轧做准备，也在一定程度上使复合坯锭的层间元素扩散增加层间结合力)；
(4)将加热后的坯锭取出，并立即以道次变形量为20％～40％进行2～3道次的热轧，控制初轧温度为1000℃～1200℃，终轧温度为700℃～800℃；将热轧后的坯锭机械去氧化皮，切去板材的边裂和毛刺，得到厚度为8mm～14mm的A-B结构的复合坯锭；
(5)将(4)中得到的A-B结构的复合坯锭从中间切断，将W含量较高的那层叠在一起；重复步骤(2)至(4)；最后得到厚度为8mm～14mm的A-B-A结构的叠轧初始复合坯锭。
(6)将(5)中得到的叠轧初始复合坯锭放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火：升温速率为5℃/min，400℃～500℃保温0.5h～1h；然后以道次变形量为5％～10％进行温轧，控制每道次温轧温度为400℃～500℃；
(7)将步骤(6)温轧后的复合基带放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火；升温速率为5℃/min，900℃～1100℃保温1h～2h；即制成0.2mm～0.5mm厚的复合基带。
采用上述本发明方法制得总变形量达到93.75％～98.5％。
本发明的关键在于制定一种特殊的涂层导体用镍钨合金复合基带的制备工艺，以获得性能优异的合金基带，表层强立方织构，芯层无磁性、高强度的镍钨合金复合基带。相较于传统的单层镍钨合金基带，改善了基带整体的立方织构含量、磁性能和强度；相较于粉末冶金制备的镍钨合金复合基带，本发明更能实现大规模工业化生产。
附图说明
图1、A-B结构及A-B-A结构示意图及其固定方式；
图2、实施例1中制备的Ni-W合金复合基带再结晶退火后的(001)和(111)晶面极图；
图3、实施例2中制备的Ni-W合金复合基带再结晶退火后的(001)和(111)晶面极图；
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1：
(1)将纯度为99.95％的Ni块和纯度为99.99％W块，分别按照W的摩尔百分含量为5％和12％进行配比；将这两种不同配比的原材料置于中频真空感应炉中熔炼获得低W含量和高W含量的两种铸锭；经热锻和线切割获得两块尺寸相同的厚度为12mm的Ni-W合金坯锭；
(2)将两块合金坯锭的接触面打磨抛光保证表面粗糙度小于0.005mm，并用乙醇或者丙酮进行超声波清洗；将两块合金坯锭叠放在一起并用夹具夹紧固定，使已经抛光的面紧密贴合在一起；用机械加工的办法将坯锭一端加工成锥型便于轧制时咬入，并用氩弧焊将两块坯锭加工成锥型的那一端焊接固定，得到A-B的结构；
(3)将叠合好的坯锭置于热处理炉中加热，同时通入氩氢保护气氛；升温速率为5℃/min，1000℃保温1h；
(4)将加热后的坯锭取出，并立即以道次变形量为30％进行2道次的热轧，控制初轧温度为1000℃，终轧温度为700℃；将热轧后的坯锭机械去氧化皮，切去板材的边裂和毛刺，得到厚度为11mm的A-B结构的复合坯锭；
(5)将(4)中得到的复合坯锭从中间切断，将W含量较高的那层叠在一起；重复步骤(2)至(4)；最后得到厚度为10mm的A-B-A结构的初始复合坯锭。
(6)将(5)中得到的叠轧复合坯锭放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火；升温速率为5℃/min，450℃保温1h；然后以道次变形量为5％进行温轧，控制每道次温轧温度为450℃；
(7)将叠轧、温轧后的复合基带放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火；升温速率为5℃/min，900℃保温1h；即制成0.25mm厚的复合基带；总变形量达到97.5％。该复合合金基带的(001)和(111)晶面的极图如图2所示，由图2可知，该合金基带具有强立方织构。
实施例2：
(1)将纯度为99.95％的Ni块和纯度为99.99％W块，分别按照W的摩尔百分含量为7％和9％进行配比；将这两种不同配比的原材料置于中频真空感应炉中熔炼获得低W含量和高W含量的两种铸锭；经热锻和线切割获得两块尺寸相同的厚度为10mm的Ni-W合金坯锭；
(2)将两块合金坯锭的接触面打磨抛光保证表面粗糙度小于0.005mm，并用乙醇或者丙酮进行超声波清洗；将两块合金坯锭叠放在一起并用夹具夹紧固定，使已经抛光的面紧密贴合在一起；用机械加工的办法将坯锭一端加工成锥型便于轧制时咬入，并用氩弧焊将两块坯锭加工成锥型的那一端焊接固定，得到A-B的结构；
(3)将叠合好的坯锭置于热处理炉中加热，同时通入氩氢保护气氛；升温速率为5℃/min，1100℃保温2h；
(4)将加热后的坯锭取出，并立即以道次变形量为20％进行3道次的热轧，控制初轧温度为1200℃，终轧温度为800℃；将热轧后的坯锭机械去氧化皮，切去板材的边裂和毛刺，得到厚度为10mm的A-B结构的复合坯锭；
(5)将(4)中得到的复合坯锭从中间切断，将W含量较高的那层叠在一起；重复步骤(2)至(4)；最后得到厚度为10mm的A-B-A结构的初始复合坯锭。
(6)将(5)中得到的叠轧复合坯锭放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火；升温速率为5℃/min，500℃保温1h；然后以道次变形量为5％进行温轧，控制每道次温轧温度为500℃；
(7)将叠轧、温轧后的复合基带放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火；升温速率为5℃/min，1100℃保温2h；即制成0.4mm厚的复合基带；总变形量达到96％。该复合合金基带的(001)和(111)晶面的极图如图3所示，由图3可知，该合金基带具有强立方织构。

Claims (1)

1.一种强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纯度都大于99.9％的Ni块和W块，分别按照W的摩尔百分含量为5％～7％和9％～12％进行配比；将这两种不同配比的原材料置于中频真空感应炉中熔炼获得低W含量和高W含量的两种铸锭；经热锻和线切割获得两块尺寸相同的厚度为10mm～15mm的Ni-W合金坯锭；
(2)将两块合金坯锭的接触面打磨抛光保证表面粗糙度小于0.005mm，并用乙醇或者丙酮进行超声波清洗；将两块合金坯锭叠放在一起并用夹具夹紧固定，使已经抛光的面紧密贴合在一起；用机械加工的办法将坯锭一端加工成锥型便于轧制时咬入，并用氩弧焊将两块坯锭加工成锥型的那一端焊接固定，得到A-B型的结构，其中A代表低W含量一侧和B代表高W含量一侧；
(3)将叠合好的坯锭置于热处理炉中加热，同时通入氩氢保护气氛；升温速率为5℃/min，1000℃～1200℃保温1h～2h；
(4)将加热后的坯锭取出，并立即以道次变形量为20％～40％进行2～3道次的热轧，控制初轧温度为1000℃～1200℃，终轧温度为700℃～800℃；将热轧后的坯锭机械去氧化皮，切去板材的边裂和毛刺，得到厚度为8mm～14mm的A-B结构的复合坯锭；
(5)将(4)中得到的A-B结构的复合坯锭从中间切断，将W含量较高的那层叠在一起；重复步骤(2)至(4)；最后得到厚度为8mm～14mm的A-B-A结构的叠轧初始复合坯锭；
(6)将(5)中得到的叠轧初始复合坯锭放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火：升温速率为5℃/min，400℃～500℃保温0.5h～1h；然后以道次变形量为5％～10％进行温轧，控制每道次温轧温度为400℃～500℃，得到温轧后的复合基带；
(7)将步骤(6)温轧后的复合基带放入有氩氢保护气氛的热处理炉中退火；升温速率为5℃/min，900℃～1100℃保温1h～2h；即制成0.2mm～0.5mm厚的强立方织构、低磁性复合型Ni-W合金基带。
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