一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法

摘要

本发明公开了一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，采用粉末冶金法按照Ni∶W＝95∶5的原子数比制备出Ni-5at％W预合金棒，将预合金棒在真空电弧炉中经过两次熔炼，得到镍钨合金铸锭，通过锻造、热轧和冷轧得到Ni-5at％W合金带材，冷轧过程中加一次去应力中间退火；将Ni-5at％W合金带材通过连续再结晶退火，得到具有立方织构的镍钨合金基带。本发明通过粉末冶金法与真空电弧炉熔炼制备镍钨合金铸锭，改善了合金分布的均匀性，采用锻造、热轧、冷轧及连续再结晶退火工艺得到具有高锐利度的立方织构的镍钨合金基带，该合金基带的抗拉强度和屈服强度高，其宽度和长度均可达到实用化涂层导体长带制备的实际应用要求。

权利要求

1.一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于该方法过程为：

(1)采用粉末冶金法按照Ni∶W＝95∶5的原子数比制备出Ni-5at％W预合金棒，将预合金棒在真空电弧炉中经过两次熔炼，得到化学成分均匀的镍钨合金铸锭；

(2)将步骤(1)中的镍钨合金铸锭通过锻造、热轧和冷轧得到Ni-5at％W合金带材，冷轧过程中加一次去应力中间退火；

(3)将步骤(2)中的Ni-5at％W合金带材通过辊到辊连续再结晶退火，得到具有锐利立方织构的镍钨合金基带。

2.根据权利要求1所述的一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述粉末冶金法的工艺制度为：烧结温度1200℃，保温2小时，氢气保护。

3.根据权利要求1所述的一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述锻造的温度为1200℃，每次锻造的时间不超过30秒钟。

4.根据权利要求1所述的一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述热轧的总加工率为68％，热轧温度1200℃；冷轧的总加工率为97.77％；所述中-4间退火的温度为650℃，保温2小时，真空度保持在10 pa以上。

5.根据权利要求1所述的一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述辊到辊连续再结晶退火的工艺制度为：退火温度为1200-1300℃，保温1小时，保护气体为氩气和氢气的混合气体，氩气和氢气的体积比为氩气∶氢气＝96∶4。

6.根据权利要求1所述的一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述Ni-5at％W合金带材的厚度为0.08毫米，宽度为100毫米，长度超过100米。

说明书

一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于高温超导材料制备技术领域，涉及一种涂层导体用合金基带的制备方法，特别是涉及一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法。

背景技术

[0002] 与Bi系超导体相比较，Y系超导体具有较高的不可逆场(Birr)和高温高磁场下高的载流能力，是唯一可在液氮温区实现强电应用的高温超导材料。限制Y系超导体应用的主要问题是晶间的大角度晶界引起的弱连接，必须减少和消除大角度晶界使之形成强织构以改善载流性能。目前，有两种途径可以在Y系带材中形成强织构，一是采用离子束辅助沉积(IBAD)技术，这种技术是通过在镍基合金基带上先沉积一层具有双轴织构的氧化物，在此基础上沉积YBCO膜。另外一种方法是轧制辅助双轴织构基带(RABiTS)方法，这种方法是通过热机加工工艺得到具有强立方织构的基带，在此基础上通过外延法沉积阻隔层和YBCO超导层。具有立方织构的柔性长基带是实用涂层导体制备的基础。

[0003] 镍及镍合金材料是采用RABiTS技术制备具有立方织构柔性基带的首选材料，它可以通过大的冷加工率和再结晶退火形成强立方织构。其抗氧化性和小的失配角允许阻隔6 2
层和超导层外延生长。在镍基带上人们获得了临界电流密度超过10A/cm 的YBCO膜。为了进一步提高涂层导体的工程电流密度(Je)，必须减薄基带的厚度，由于镍基带材较低的抗拉强度，在采用连续的辊到辊沉积工艺制备高温超导带材中受到了限制。同时，由于镍的铁磁性会导致交流应用中涂层导体的磁滞损耗，影响了涂层导体的实际应用。为此，人们通过合金化提高金属镍基带的强度，并降低其磁性。研究表明，添加5at％的Cr、V和W可以使基带的强度提高三倍而且强立方织构不损失。进一步的研究结果表明，添加10at％的Cr和V可以使居里温度低于77K，显著降低涂层导体的磁滞损耗。但是，添加Cr和V容易导致基带在再结晶热处理时表面出现Cr和V的氧化物，这将阻碍阻隔层和超导层的外延生长。
因此，研究重点集中于镍钨合金。研究表明，镍钨合金中随着W含量的增加，基带的屈服强度从34MPa可增大到270MPa，其中Ni-5at％W合金的强度可达到165MP，其居里温度由纯镍的627K降到335K。当W含量超过5at％时，虽然基带强度可进一步将提高，但会显著影响立方织构的锐利度。从综合性能考虑，Ni-5at％W合金是涂层导体基带材料的较佳选择。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单的涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，以制备出具有高锐利度的立方织构、高抗拉强度和屈服强度的镍钨合金基带。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种涂层导体用镍钨合金基带的制备方法，其特征在于该方法过程为：

[0006] (1)采用粉末冶金法按照Ni∶W＝95∶5的原子数比制备出Ni-5at％W预合金棒，将预合金棒在真空电弧炉中经过两次熔炼，得到化学成分均匀的镍钨合金铸锭；

[0007] (2)将步骤(1)中的镍钨合金铸锭通过锻造、热轧和冷轧得到Ni-5at％W合金带材，冷轧过程中加一次去应力中间退火；

[0008] (3)将步骤(2)中的Ni-5at％W合金带材通过连续再结晶退火，得到具有锐利立方织构的镍钨合金基带。

[0009] 上述步骤(1)中所述粉末冶金法的工艺制度为：烧结温度1200℃，保温2小时，氢气保护。

[0010] 上述步骤(2)中所述锻造的温度为1200℃，每次锻造的时间不超过30秒钟。

[0011] 上述步骤(2)中所述热轧的总加工率为68％，热轧温度1200℃；冷轧的总加工率-4为97.77％；所述中间退火的温度为650℃，保温2小时，真空度保持在10 Pa以上。

[0012] 上述步骤(3)中所述再结晶退火的工艺制度为：退火温度为1200-1300℃，保温1小时，保护气体为氩气和氢气的混合气体，氩气和氢气的体积比为氩气∶氢气＝96∶4。

[0013] 上述步骤(2)中所述Ni-5at％W合金带材的厚度为0.08毫米，宽度为100毫米，长度超过100米。

[0014] 本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明通过粉末冶金技术与真空电弧炉熔炼制备Ni-5at％W合金铸锭，改善了合金分布的均匀性，采用锻造、热轧、冷轧及连续再结晶退火工艺得到具有高锐利度的立方织构的Ni-5at％W合金基带，该合金基带的抗拉强度和屈服强度高，其宽度和长度均可达到实用化涂层导体长带制备的实际应用要求。

[0015] 下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

[0016] 图1为本发明工艺流程图。

[0017] 图中：EBSD为背散射电子衍射。

具体实施方式

[0018] 实施例1

[0019] 采用粉末冶金法制备出Ni-5at％W预合金棒，总量30公斤。再通过真空电弧炉两次熔炼得到的合金铸锭毛重量26公斤。经过探伤去掉冒口及表面去皮后，得到的净铸锭为21.5公斤。通过锻造得到厚度25毫米，宽度120毫米的板坯材料。将锻造板坯表面的氧化皮除去后，在1200℃热轧，得到厚度8毫米的板材，热轧的道次加工率为25％，总加工率为68％。将热轧件表面进行酸洗后冷轧，中间进行去应力退火，退火温度选择在650℃-4并保温2小时，真空度在10 Pa。连续冷轧的总加工率为97.77％，成品基带厚度0.08毫米，宽度100毫米，长度110米。测量冷轧织构，以具有“铜型”织构的冷轧带材为标准检验合格后，再进一步进行辊到辊连续再结晶退火。退火温度1300℃，保温1小时。退火气氛采用流动的Ar+4％H2(体积比)混合气体。背散射电子衍射(EBSD)分析结果表明，在偏离(100)<001>8°范围内的晶粒数占总面积的99.7％。X射线衍射分析表明，在(111)晶面PHI扫描半高宽( )为6.5°，(200)晶面摇摆曲线半高宽(Δω)为5°(沿轧制方向)，8°(沿横向)。说明了得到的Ni-5at％W合金带材具有锐利立方织构。

[0020] 实施例2

[0021] 采用粉末冶金法制备出Ni-5at％W预合金棒，总量30公斤。再通过真空电弧炉两次熔炼得到的合金铸锭毛重量26.5公斤。经过探伤去掉冒口及表面去皮后，得到的净铸锭为20公斤。通过锻造得到厚度25毫米，宽度120毫米的板坯材料。将锻造板坯表面的氧化皮除去后，在1200℃热轧，得到厚度8毫米的板材，热轧的道次加工率为25％，总加工率为68％。将热轧件表面进行酸洗后冷轧，中间进行去应力退火，退火温度650℃保温2小时，真-4
空度在10 Pa。连续冷轧的总加工率为97.77％，成品基带厚度0.08毫米，宽度100毫米，长度100米。测量冷轧织构，以具有“铜型”织构的冷轧带材为标准检验合格后，再进一步进行辊到辊连续再结晶退火。退火温度1250℃，保温1小时。退火气氛采用流动的Ar+4％H2(体积比)混合气体。背散射电子衍射(EBSD)分析结果表明，在偏离(100)<001>8°范围内的晶粒数占总面积的99.3％。X射线衍射分析表明，在(111)晶面PHI扫描半高宽()为7°，(200)晶面摇摆曲线半高宽(Δω)为6°(沿轧制方向)，9°(沿横向)。得到了具有锐利立方织构的Ni-5at％W合金带材。

[0022] 实施例3

[0023] 采用粉末冶金法制备出Ni-5at％W预合金棒，总量30公斤。再通过真空电弧炉两次熔炼得到的合金铸锭毛重量27公斤。经过探伤去掉冒口及表面去皮后，得到的净铸锭为21公斤。通过锻造得到厚度25毫米，宽度120毫米的板坯材料。将锻造板坯表面的氧化皮除去后，在1200℃热轧，得到厚度8毫米的板材，热轧的道次加工率为25％，总加工率为
68％。将热轧板表面进行酸洗后冷轧，中间进行去应力退火，退火温度650℃保温2小时，真-4
空度在10 Pa。连续冷轧的总加工率为97.77％，成品基带厚度0.08毫米，宽度100毫米，长度120米。测量冷轧织构，以具有“铜型”织构的冷轧带材为标准检验合格后，再进一步进行辊到辊连续再结晶退火。退火温度1200℃，保温1小时。退火气氛采用流动的Ar+4％H2(体积比)混合气体。背散射电子衍射(EBSD)分析结果表明，在偏离(100)<001>8°范围内的晶粒数占总面积的97％。X射线衍射分析表明，在(111)晶面PHI扫描半高宽( )为7.5°，(200)晶面摇摆曲线半高宽(Δω)为7°(沿轧制方向)，9°(沿横向)。得到了具有锐利立方织构的Ni-5at％W合金带材。