CN111139505A - 一种立方织构的镍钨复合基带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立方织构的镍钨复合基带的制备方法，复合带材为层状结构，由三层合金组成，内外层为Ni‑5at.%W合金，芯层为Ni‑10at.%W，初始的芯层材料由熔炼法经过热轧获得，外层由电镀法沉积而成，经过扩散退火和后续的冷轧变形及再结晶退火获得最终的强立方织构的镍钨复合基带，该镍钨复合基带在液氮温区无铁磁性，且具有较高的屈服强度。本发明通过复合材料的设计思路，最终开发获得第二代涂层超导带材用的高性能镍钨合金基底带材。
Description
技术领域
本发明涉及一种立方织构的镍钨复合基带的制备方法，属于高温涂层超导带材用的织构金属基带制备技术领域。
背景技术
高温超导材料在电力、交通、军事等领域具有较大的商业市场。以YBCO为代表的第二代高温超导具有高的载流能力和低的交流损耗，其主要由金属基带、过渡层及YBCO超导层组成，外延生长过渡层的方法需要金属基带具有强立方织构，另外，在工业化生产过程中也需要基带具有高的屈服强度，同时，扩大超导带材的应用领域需要基底材料在液氮温区无铁磁性。目前，Ni-5at.%W（Ni5W）合金材料容易获得强立方织构，但由于较低的机械强度和在液氮温区具有较高的铁磁性，难以再进一步提高其强度和降低铁磁性，当W的原子百分含量超过9%时基带在液氮温区无铁磁性，且力学性能较高，但是难以通过传统的制备技术形成强立方织构，这也限制了涂层超导带材性能的进一步提高，镍钨合金在综合性能方面难以得到有效的兼顾，因此，开发新的制备方法来提高镍钨合金的综合性能是涂层超导带材研究领域的热点和难点。
发明内容
本发明的目的是提供了一种立方织构的镍钨复合基带的制备方法，通过复合材料的设计思路，开发第二代涂层超导带材用的高性能镍钨合金基底带材。
本发明所提供的一种立方织构的镍钨复合基带的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）合金成分及结构设计
复合带材为层状结构，由三层合金组成，内外层为Ni-5at.%W合金，芯层为Ni-10at.%W合金，其中芯层合金的制备工艺为：
以纯度为99.99%以上的镍块和纯度为99.99%以上的钨块为原材料，按照W的原子百分含量为10%、余量为Ni的配比，通过熔炼的方法获得镍钨合金铸锭，镍钨合金铸锭中氧含量控制在30ppm以下，将镍钨合金铸锭升温至1230℃~1370℃保温30min后进行热轧，总变形量为60%~75%，终轧温度控制在980℃以上；
复合材料的制备：将热轧获得的Ni-10at.%W合金板表面酸洗或打磨掉氧化皮后电镀5~10μm厚的Ni-5at.%W合金，获得Ni-5at.%W/Ni-10at.%W/Ni-5at.%W层状复合板；
（2）层状复合板的扩散退火及大变形量冷轧
将步骤（1）得到的层状复合板进行扩散退火处理，具体工艺：980℃~1050℃保温30min，然后进行冷轧变形获得冷轧复合带材，总变形量为95%~98%，前三道次变形量为3%~8%，后续每道次变形量为3%~20%；
（3）冷轧复合带材的再结晶退火
将步骤（2）得到的冷轧复合带材在保护气氛下进行再结晶退火，具体工艺：1050℃保温40min~55min，500℃以下升温速率为2~10℃/min，500℃以上时升温速率为5℃/min以上，最终得到立方织构的镍钨复合基带。
本发明的核心技术是：表层采用电镀技术沉积薄的Ni-5at.%W合金，中心层为Ni-10at.%W合金，可以在后续冷轧及再结晶过程中在复合基带表层实现强立方织构的形成，由于最终复合基带表层Ni-5at.%W合金厚度较薄，对力学性能及磁性能影响较小，复合基带整体的力学性能较高，且在液氮温区无铁磁性。
附图说明
图1是实施例1所得镍钨复合带材表面的{001}面极图。
图2是实施例2所得镍钨复合带材表面的{001}面极图。
具体实施方式
实施例1
以纯度为99.99%以上的镍块和纯度为99.99%以上的钨块为原材料，按照W的原子百分含量为10%、余量为Ni的配比，通过熔炼的方法获得镍钨合金铸锭，镍钨合金铸锭中氧含量控制在25ppm，将镍钨合金铸锭升温至1230℃保温30min后进行热轧，总变形量为60%，终轧温度控制在980℃以上，将热轧获得的Ni-10at.%W合金板坯表面酸洗掉氧化皮，然后在热轧板上下表面电镀10μm厚的Ni-5at.%W合金，获得Ni-5at.%W/Ni-10at.%W/Ni-5at.%W层状复合板；将得到的层状复合板进行扩散退火处理，具体工艺：980℃保温30min，然后进行冷轧变形获得冷轧复合带材，总变形量为98%，前三道次变形量为3%，后续每道次变形量为3%；将得到的冷轧复合带材在保护气氛下进行再结晶退火，具体工艺：1050℃保温40min，500℃以下升温速率为3℃/min，500℃以上时升温速率为15℃/min，最终得到立方织构的镍钨复合基带，所得镍钨复合基带表面的{001}极图如图1所示。
实施例2
以纯度为99.99%以上的镍块和纯度为99.99%以上的钨块为原材料，按照W的原子百分含量为10%、余量为Ni的配比，通过熔炼的方法获得镍钨合金铸锭，镍钨合金铸锭中氧含量控制在20ppm，将镍钨合金铸锭升温至1370℃保温30min后进行热轧，总变形量为75%，终轧温度控制在1000℃以上；将热轧获得的Ni-10at.%W合金板表面打磨掉氧化皮后电镀10μm厚的Ni-5at.%W合金，获得Ni-5at.%W/Ni-10at.%W/Ni-5at.%W层状复合板；将得到的层状复合板进行扩散退火处理，具体工艺：1050℃保温30min，然后进行冷轧变形获得冷轧复合带材，总变形量为98%，前三道次变形量为8%，后续每道次变形量为20%；将得到的冷轧复合带材在保护气氛下进行再结晶退火，具体工艺：1050℃保温55min，500℃以下升温速率为10℃/min，500℃以上时升温速率为15℃/min，最终得到立方织构的镍钨复合基带，所得镍钨复合基带表面的{001}极图如图2所示。
Claims (1)
1.一种立方织构的镍钨复合基带的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）合金成分及结构设计
复合带材为层状结构，由三层合金组成，内外层为Ni-5at.%W合金，芯层为Ni-10at.%W合金，其中芯层合金的制备工艺为：
以纯度为99.99%以上的镍块和纯度为99.99%以上的钨块为原材料，按照W的原子百分含量为10%、余量为Ni的配比，通过熔炼的方法获得镍钨合金铸锭，镍钨合金铸锭中氧含量控制在30ppm以下，将镍钨合金铸锭升温至1230℃~1370℃保温30min后进行热轧，总变形量为60%~75%，终轧温度控制在980℃以上；
复合材料的制备：将热轧获得的Ni-10at.%W合金板表面酸洗或打磨掉氧化皮后电镀5~10μm厚的Ni-5at.%W合金，获得Ni-5at.%W/Ni-10at.%W/Ni-5at.%W层状复合板；
（2）层状复合板的扩散退火及大变形量冷轧
将步骤（1）得到的层状复合板进行扩散退火处理，具体工艺：980℃~1050℃保温30min，然后进行冷轧变形获得冷轧复合带材，总变形量为95%~98%，前三道次变形量为3%~8%，后续每道次变形量为3%~20%；
（3）冷轧复合带材的再结晶退火
将步骤（2）得到的冷轧复合带材在保护气氛下进行再结晶退火，具体工艺：1050℃保温40min~55min，500℃以下升温速率为2~10℃/min，500℃以上时升温速率为5℃/min以上，最终得到立方织构的镍钨复合基带。
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