[發(fā)明專利]一種改善高鎢含量Ni-W合金基帶立方織構(gòu)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910091893.4
• 申請(qǐng)日: 2009-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN101635187A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高忙忙;索紅莉;趙躍;高培闊;祝永華;王建宏;劉敏;馬麟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B13/00
• 分類號(hào): H01B13/00;H01B12/06;C22C19/03;C22C1/04;C22F1/10
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沈 波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體織構(gòu)金屬基帶領(lǐng)域，具體涉及立方織構(gòu)鎳鎢(Ni-W)金屬基帶的制備方法。

背景技術(shù)

以YBCO為代表的第二代高溫涂層導(dǎo)體自發(fā)現(xiàn)以來受到了人們廣泛的關(guān)注。到目前為止，通過壓延輔助雙軸織構(gòu)技術(shù)可以低成本的獲得10⁶A/cm²以上的臨界電流密度值，使其大規(guī)模應(yīng)用迫在眉睫。壓延輔助雙軸織構(gòu)技術(shù)的關(guān)鍵之一就是制備織構(gòu)的金屬基帶，鎳及鎳合金基帶由于比較容易獲得強(qiáng)的立方織構(gòu)是人們研究比較多的基帶材料。如今，Ni-5at.％W(Ni5W)織構(gòu)金屬基帶已經(jīng)可以商業(yè)化生產(chǎn)，但在YBCO超導(dǎo)線帶材的實(shí)際應(yīng)用溫度為液氮溫區(qū)(77K左右)，而由于Ni5W合金的居里轉(zhuǎn)變溫度較高，使其在輸送交變電流時(shí)產(chǎn)生交流損耗，而且為了進(jìn)一步提高涂層導(dǎo)體的工程電流密度，對(duì)其機(jī)械性能提出了更高的要求。研究表明，增加W含量能夠改善NiW合金的磁性能，當(dāng)W含量達(dá)到9.3％時(shí)，其居里轉(zhuǎn)變溫度降到77K以下，同時(shí)其機(jī)械性能得到了極大地提升。但由于W含量的增加，NiW合金的層錯(cuò)能大大降低，當(dāng)W含量大于5％后，通過傳統(tǒng)的軋制以及再結(jié)晶熱處理手段很難獲得較高的立方織構(gòu)含量。因此，如何獲得銳利立方織構(gòu)的高W含量NiW合金基帶是面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備銳利立方織構(gòu)的高W含量NiW合金基帶的方法。

本發(fā)明通過在NiW合金中添加微量的Ag元素，通過Ag的微合金化抑制NiW合金中S元素對(duì)立方織構(gòu)的破壞，從而改善高W含量NiW合金基帶的立方織構(gòu)含量，具體包括以下步驟：

1)在保護(hù)氣氛中，將純度為99.99％的Ag粉高能球磨，球磨方式為濕磨，每球磨15min后停5min，有效球磨時(shí)間為3～6h，獲得粒度小于1um的Ag粉末(粒度較小的Ag粉末能有效地在晶界處抑制S元素對(duì)立方織構(gòu)形成的有害影響)；

2)將Ni粉和W粉按照W原子占Ni和W原子總數(shù)的7～9.3％進(jìn)行混合后，加入步驟1)中球磨后的Ag粉末，并于保護(hù)氣氛中球磨時(shí)間1～4h，得到Ni-W-Ag混合粉末；Ni-W-Ag混合粉末中Ag粉末的含量為100～1000ppm；

3)在N₂氣保護(hù)條件下，將Ni-W-Ag混合粉末熱等靜壓燒結(jié)制備初始坯錠，燒結(jié)溫度為1000～1400℃，燒結(jié)時(shí)間為1～4h，壓強(qiáng)為50～200MPa；

4)將初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量3～6％，總變形量大于95％，獲得冷軋帶材；

5)在保護(hù)氣氛中將冷軋帶材進(jìn)行兩步退火：首先于600～800℃保溫30～60min(即再結(jié)晶形核退火，使基帶獲得具有擇優(yōu)長大優(yōu)勢(shì)的立方晶核)后，升溫至1100～1400℃保溫0.5～3h(即立方晶粒長大退火)，得到高鎢含量Ni-W合金基帶。

其中，所述的保護(hù)氣氛為Ar與H₂的混合氣體，混合氣體中，H₂的體積百分比為4％。

本發(fā)明的技術(shù)核心是在步驟1)中獲得納米級(jí)的高純Ag粉末，經(jīng)步驟2)使其與NiW粉末充分混合，經(jīng)3)中熱等靜壓燒結(jié)制備獲得Ag均勻分布的初始坯錠，使其在后續(xù)的再結(jié)晶退火中能在基帶整體范圍內(nèi)抑制有害元素S對(duì)立方織構(gòu)形成的不利影響。

本發(fā)明技術(shù)的關(guān)鍵是由于在W含量較高的NiW合金中不可避免的存在有害元素S，在再結(jié)晶過程中S元素在晶界處釘扎抑制了位錯(cuò)的滑移從而形成大量的孿晶損害立方晶粒的形成，通過添加微量Ag元素，使Ag在晶界處與S元素競(jìng)爭(zhēng)消除S元素在晶界的釘扎影響，從而提高位錯(cuò)的滑移能力減少孿晶的形成，能夠有效的提高立方織構(gòu)的含量。

另外，由于Ag元素的加入，使再結(jié)晶微觀組織呈現(xiàn)“長條狀”有利于后續(xù)超導(dǎo)層電流的傳輸從而提高涂層導(dǎo)體的臨界電流密度。

本發(fā)明具有以下有益效果：

與現(xiàn)有的制備高W含量(7～9.3at.％)Ni-W合金基帶的技術(shù)相比，本發(fā)明采用在初始合金粉末中加入納米級(jí)的高純Ag粉，使其在后續(xù)的再結(jié)晶退火過程中抑制S元素對(duì)立方織構(gòu)的有害影響，通過此方法制備的Ni-W合金基帶具有銳利的立方織構(gòu)和良好的表面質(zhì)量，可以直接外延生長過渡層和超導(dǎo)層。同時(shí)由于此種Ni-W合金基帶再鍍制YBCO超導(dǎo)膜厚晶粒具有“長條狀”分布，有利于電流的傳輸，從而整體提高YBCO涂層導(dǎo)體的輸流能力。

附圖說明

圖1、實(shí)施例1中制備的基帶的(111)及(100)面極圖。

圖2、實(shí)施例2中制備的基帶的(111)及(100)面極圖。

圖3、實(shí)施例3中制備的基帶的(111)及(100)面極圖。