一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法

摘要

本发明公开了一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法，属于强化高温涂层超导体织构金属基带技术领域。本发明的技术方案要点为：一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法，采用等离子弧堆焊的方法在镍钨合金坯锭上下表面堆焊铜镍合金层，得到的铜镍合金坯锭经过冷轧及再结晶热处理制得高强度织构铜镍合金基带。本发明的铜镍合金坯锭外层材料中的组织均匀、致密、无气孔、无裂纹且与芯层材料之间实现良好的冶金结合，易于实现机械化和自动化，有利于工业化生产。

权利要求

1.一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）复合坯锭的制备，将采用真空感应熔炼获得的钨原子百分含量为10%的镍钨合金铸锭高温锻造及热轧，然后将其表面的氧化皮打磨得到镍钨合金坯锭，作为复合坯锭的芯层材料，将高能球磨得到的镍重量百分含量小于50%的铜镍混合粉末采用等离子弧堆焊到镍钨合金坯锭的上下两个表面得到复合坯锭，等离子弧堆焊的具体工艺为：非转移弧电压为10-15V，非转移弧电流为40-50A，转移弧电压为25-27V，转移弧电流为78A，离子气流量为200L/h，保护气流量为300L/h，送粉气流量为180L/h，送粉电压为5V，焊枪摆动频率速度为8mm/s，喷嘴与工件之间的距离为15-20mm；（2）复合坯锭的冷轧及再结晶热处理，将步骤（1）得到的复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为1%-15%，总变形量为95%-97%，最后在真空条件下采用950℃-1120℃保温50分钟的再结晶热处理得到高强度织构铜镍合金基带。

说明书

一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法，属于强化高温涂层超导体织构金属基带技术领域。

背景技术

[0002] 轧制辅助双轴织构技术（RABiTS）被广泛应用于制备高温涂层超导体用织构金属基带中，目前，百米级的立方织构Ni5W合金基带已被广泛应用于第二代高温涂层超导体的研究之中。随着超导材料应用的发展，Ni5W合金基带的屈服强度和磁性能已不能满足进一步制备高性能YBCO涂层导体的要求，有研究表明，铜和镍可以形成无限固熔体，且铜的含量在54at.%以上时，铜镍合金基带的居里温度降低到77K以下，但是铜镍合金基带的屈服强度不高，限制了涂层超导材料的应用范围。为了解决铜镍合金基带屈服强度不高的问题，中国专利CN101786352A（公开日2010.07.28）公开了一种层状的铜基合金复合基带，该复合基带的初始坯锭是采用粉末冶金法制备得到的，外层合金的初始原料为铜镍混合粉末，通过烧结后制备得到的复合基带外层气孔较多，严重影响后续过渡层及超导层的制备，并且通过粉末冶金的方法制备得到的复合坯锭层间结合力不好，后续需要引入温轧或热轧来增加层间结合力；另外，该专利中采用放电等离子体烧结技术制备复合坯锭，这种技术对设备要求较高，维护费用很高，也不适合工业化生产。因此，通过控制成本，提高生产效率的角度来制备高性能层状铜镍复合基带更具有现实意义。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了得到更高强度的无铁磁性铜镍合金基带，满足更多领域的应用要求，提供了一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法。

[0004] 本发明的技术方案为：一种高强度织构铜镍合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）复合坯锭的制备，将采用真空感应熔炼获得的钨原子百分含量为10%的镍钨合金铸锭经过高温锻造及热轧，然后将其表面的氧化皮打磨得到镍钨合金坯锭，作为复合坯锭的芯层材料，将高能球磨得到的镍重量百分含量小于50%的铜镍混合粉末采用等离子弧堆焊到镍钨合金坯锭的上下两个表面得到复合坯锭，等离子弧堆焊的具体工艺为：非转移弧电压为10-15V，非转移弧电流为40-50A，转移弧电压为25-27V，转移弧电流为78A，离子气流量为200L/h，保护气流量为300L/h，送粉气流量为180L/h，送粉电压为5V，焊枪摆动频率速度为8mm/s，喷嘴与工件之间的距离为15-20mm；（2）复合坯锭的冷轧及再结晶热处理，将步骤（1）得到的复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为1%-15%，总变形量为95%-97%，最后在真空条件下采用950℃-1120℃保温50分钟的再结晶热处理得到高强度织构铜镍合金基带。

[0005] 本发明采用等离子弧堆焊的方法在镍钨合金坯锭上下表面堆焊铜镍合金层，得到的铜镍合金坯锭外层材料中的组织均匀、致密、无气孔、无裂纹且与芯层材料之间实现良好的冶金结合，易于实现机械化和自动化，有利于工业化生产。

附图说明

[0006] 图1是本发明实施例1制得的铜镍合金基带的（001）面极图，图2是本发明实施例2制得的铜镍合金基带的（001）面极图，图3是本发明实施例3制得的铜镍合金基带的（001）面极图。

具体实施方式

[0007] 以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

[0008] 实施例1

[0009] 将采用真空感应熔炼获得的钨原子百分含量为10%的镍钨合金铸锭经过高温锻造及热轧，然后将其表面的氧化皮打磨得到厚度为5mm的镍钨合金坯锭，作为复合坯锭的芯层材料；将高能球磨得到的镍重量百分比为40%的铜镍混合粉末采用等离子弧堆焊到镍钨合金坯锭的上下两个表面得到外层厚度均为5mm的复合坯锭，等离子弧堆焊的具体工艺为：非转移弧电压为10V，非转移弧电流为40A，转移弧电压为25V，转移弧电流为78A，离子气流量为200L/h，保护气流量为300L/h，送粉气流量为180L/h，送粉电压为5V，焊枪摆动频率速度为8mm/s，喷嘴与工件之间的距离为15mm；将采用等离子弧堆焊得到的复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为7%，总变形量为97%，最后采用1120℃保温50分钟的再结晶热处理得到无磁性、高强度且强立方织构的铜镍合金基带。该铜镍合金基带表面的（001）面极图如图1所示，该铜镍合金基带在室温下的屈服强度为210MPa，是相应单层铜镍合金基带的1.6倍。

[0010] 实施例2

[0011] 将采用真空感应熔炼获得的钨原子百分含量为10%的镍钨合金铸锭经过高温锻造及热轧，然后将其表面的氧化皮打磨得到厚度为5mm的镍钨合金坯锭，作为复合坯锭的芯层材料；将高能球磨得到的镍重量百分比为35%的铜镍混合粉末采用等离子弧堆焊到镍钨合金坯锭的上下两个表面得到外层厚度均为5mm的复合坯锭，等离子弧堆焊的具体工艺为：非转移弧电压为13V，非转移弧电流为40A，转移弧电压为25V，转移弧电流为78A，离子气流量为200L/h，保护气流量为300L/h，送粉气流量为180L/h，送粉电压为5V，焊枪摆动频率速度为8mm/s，喷嘴与工件之间的距离为18mm；将采用等离子弧堆焊得到的复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为7%，总变形量为95%，最后采用950℃保温50分钟的再结晶热处理得到无磁性、高强度且强立方织构的铜镍合金基带。该铜镍合金基带表面的（001）面极图如图2所示，该铜镍合金基带在室温下的屈服强度为195MPa，是相应单层铜镍合金基带的1.5倍。

[0012] 实施例3

[0013] 将采用真空感应熔炼获得的钨原子百分含量为10%的镍钨合金铸锭经过高温锻造及热轧，然后将其表面的氧化皮打磨得到厚度为5mm的镍钨合金坯锭，作为复合坯锭的芯层材料；将高能球磨得到的镍重量百分比为30%的铜镍混合粉末采用等离子弧堆焊到镍钨合金坯锭的上下两个表面得到外层厚度均为5mm的复合坯锭，等离子弧堆焊的具体工艺为：非转移弧电压为15V，非转移弧电流为50A，转移弧电压为27V，转移弧电流为78A，离子气流量为200L/h，保护气流量为300L/h，送粉气流量为180L/h，送粉电压为5V，焊枪摆动频率速度为8mm/s，喷嘴与工件之间的距离为20mm；将采用等离子弧堆焊得到的复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为7%，总变形量为97%，最后采用950℃保温50分钟的再结晶热处理得到无磁性、高强度且强立方织构的铜镍合金基带。该铜镍合金基带表面的（001）面极图如图3所示，该铜镍合金基带在室温下的屈服强度为190MPa，是相应单层铜镍合金基带的1.5倍。

[0014] 以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，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，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。