CN111363951B - 一种立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立方织构Ni‑W‑Al合金基带的制备方法。首先采用热压烧结的方式制备Ni‑W合金，再以Ni‑W合金和Al板为原材料，采用真空感应熔炼制备Ni‑W‑Al合金铸锭，W和Al的原子百分含量分别为5%和8%~11%，然后进行热轧，终轧温度控制在920℃以上，热轧最后一道次后立刻淬火处理，随后进行冷轧开坯及高温退火，退火过程中控制退火气氛，最后再通过精轧及低温退火处理获得高强度、强立方织构的金属基带。本发明在Ni‑W合金中添加适量的Al元素，在高温阶段形成强立方织构，在最后低温阶段析出第二相粒子，获得较高的力学性能。采用特殊的气氛可以有效增加最终第二相粒子的析出，进一步提高力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂层超导用的一种立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，属于高温涂层超导带材技术领域。
背景技术
YBCO作为第二代高温超导材料，在电力行业有着潜在的应用价值，由于YBCO塑性较差，需要在韧性基底上沉积超导薄膜，具有强立方织构的金属基底材料可以外延生长过渡层及YBCO超导层，作为外延生长的金属基底材料，需要具有强立方织构的同时还需要具有高的屈服强度。目前，高W含量的Ni-W合金基带强度较高，但是难以采用传统的制备方法获得强立方织构。虽然在铜镍合金中容易形成强立方织构，但其力学性能较差，不是高性能基底带材的首选材料。层状复合基带可以获得强立方织构，并具有高的力学性能，但是其制备成本太高，效率较低，难以实现大规模的工业化生产，如何通过合金成分设计及技术改进是制备高性能金属基底的重要途径，并具有重要的工业价值。
专利CN104894415公开了一种无铁磁性、高强度、强立方织构Ni-W-Al三元合金基带的制备方法，该专利添加Al元素以固溶强化机制来提高基带的力学性能，该基带在室温下的屈服强度为240-260MPa，强化效果仍有待于进一步提高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，在Ni-W合金中添加适量的Al元素，可以在高温阶段形成强立方织构，同时，在最后低温阶段析出第二相粒子，获得较高的力学性能。采用特殊的气氛可以有效增加最终第二相粒子的析出，进一步提高力学性能。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，包括以下步骤：
（1）合金坯锭的制备
首先将Ni粉和W粉按照W原子百分含量为5%的比例混合均匀，然后采用热压烧结的方式制备Ni-W合金，再以热压烧结得到的Ni-W合金和Al板为原材料，采用真空感应熔炼制备Ni-W-Al合金铸锭，其中，Al的原子百分含量为8%~11%，铸锭为长方体，厚度为50mm~80mm。
（2）合金坯锭的热轧
将铸锭加热至1250℃保温30min后热轧至12mm厚，采用7道次热轧，且终轧温度控制在920℃以上，热轧最后一道次后立刻水淬。
（3）冷轧开坯及高温退火
将上述热轧板表面打磨去氧化皮后冷轧至3.5~4mm厚，然后进行高温退火处理，保护气氛采用高纯氮气或氮氢混合气（氮气与氢气体积比为2:1），退火工艺：采用500℃/min的升温速率加热至1200℃~1250℃保温30~40分钟，保温完立刻用液氢喷淋冷却。
（4）精轧及低温退火
将上述高温退火后的带材精轧至70~120μm厚，然后进行两步退火处理，工艺为：以到温入炉的方式，在1200℃保温1分钟，然后在500℃~650℃保温60min~100min，最终获得高性能金属基带。
本发明的有益效果：本发明在Ni-W合金中添加适量的Al元素，可以在高温阶段形成强立方织构，并使Al元素充分固溶，借助在退火过程中采用的特殊气氛，在最后低温退火阶段析出富Al的第二相粒子，以析出强化的方法获得较高的力学性能，同时不降低立方织构的强度。
附图说明
图1是实施例1中基带的{111}面极图。
图2是实施例2中基带的{111}面极图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法如下：
（1）首先将Ni粉和W粉按照W原子百分含量为5%的比例混合均匀，然后采用热压烧结的方式制备Ni-W合金，再以热压烧结得到的Ni-W合金和Al板为原材料，采用真空感应熔炼制备Ni-W-Al合金铸锭，其中，Al的原子百分含量为8%，铸锭为长方体，厚度为80mm。
（2）将铸锭加热至1250℃保温30min后热轧至12mm厚，采用7道次热轧，且终轧温度控制在950℃，热轧最后一道次后立刻水淬。
（3）将上述热轧板表面打磨去氧化皮后冷轧至3.5mm厚，然后进行高温退火处理，保护气氛采用高纯氮气，退火工艺：采用500℃/min的升温速率加热至1200℃保温40分钟，保温完立刻用液氢喷淋冷却。
（4）将上述高温退火后的带材精轧至120μm厚，然后进行两步退火处理，工艺为：以到温入炉的方式，在1200℃保温1分钟，然后在500℃保温100min，最终获得高性能金属基带。该合金基带表面的{111}面极图如图1所示；该基带在室温下的屈服强度为370MPa，明显高于同类型Ni-W-Al三元合金基带的屈服强度。
实施例2
本实施例立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法如下：
（1）首先将Ni粉和W粉按照W原子百分含量为5%的比例混合均匀，然后采用热压烧结的方式制备Ni-W合金，再以热压烧结得到的Ni-W合金和Al板为原材料，采用真空感应熔炼制备Ni-W-Al合金铸锭，其中，Al的原子百分含量为11%，铸锭为长方体，厚度为50mm~80mm。
（2）将铸锭加热至1250℃保温30min后热轧至12mm厚，采用7道次热轧，且终轧温度控制在970℃，热轧最后一道次后立刻水淬。
（3）将上述热轧板表面打磨去氧化皮后冷轧至4mm厚，然后进行高温退火处理，保护气氛采用氮氢混合气（氮气与氢气体积比为2:1），退火工艺：采用500℃/min的升温速率加热至1250℃保温30分钟，保温完立刻用液氢喷淋冷却。
（4）将上述高温退火后的带材精轧至70μm厚，然后进行两步退火处理，工艺为：以到温入炉的方式，在1200℃保温1分钟，然后在650℃保温60min，最终获得高性能金属基带。该合金基带表面的{111}面极图如图2所示；该基带在室温下的屈服强度为390MPa，明显高于同类型Ni-W-Al三元合金基带的屈服强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）合金坯锭的制备；
（2）合金坯锭的热轧；
（3）冷轧开坯及高温退火；
（4）精轧及低温退火；
所述步骤（3）中冷轧开坯及高温退火的操作如下：将步骤（2）热轧后制得的热轧板表面打磨去氧化皮后冷轧至3.5~4mm厚，然后进行高温退火处理，保护气氛采用高纯氮气或氮氢混合气，退火工艺：采用500℃/min的升温速率加热至1200℃~1250℃保温30~40分钟，保温完立刻用液氢喷淋冷却；
所述步骤（4）精轧及低温退火的操作如下：将步骤（3）高温退火后的带材精轧至70~120μm厚，然后进行两步退火处理，工艺为：以到温入炉的方式，在1200℃保温1分钟，然后在500℃~650℃保温60min~100min，最终获得高性能合金基带。
2.根据权利要求1所述的立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）合金坯锭的制备方法如下：首先将Ni粉和W粉按照W原子百分含量为5%的比例混合均匀，然后采用热压烧结的方式制备Ni-W合金，再以热压烧结得到的Ni-W合金和Al板为原材料，采用真空感应熔炼制备Ni-W-Al合金铸锭，其中，Al的原子百分含量为8%~11%，铸锭为长方体，厚度为50mm~80mm。
3.根据权利要求1所述的立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中合金坯锭的热轧方法如下：将合金坯锭加热至1250℃保温30min后热轧至12mm厚，采用7道次热轧，且终轧温度控制在920℃以上，热轧最后一道次后立刻水淬得到热轧板。
4.根据权利要求1所述的立方织构Ni-W-Al合金基带的制备方法，其特征在于：所述氮氢混合气中氮气与氢气体积比为2:1。
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