[發明專利]低或無磁性、高強度Ni-W合金復合基帶及其制備方法

有效

• 申請號: 201210230991.3
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN102756512A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 索紅莉;王金華;馬麟;王毅;李孟曉;孟易辰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;C22C19/03;C22F1/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種低或無磁性、高強度Ni-W合金復合基帶及其制備方法，屬于高溫超導涂層導體織構金屬基帶技術領域。

背景技術

隨著高溫超導材料性能的提高和制冷技術的不斷進步，以及其本身所固有的優越的物理特性，高溫超導技術將日益應用到我們生活中的各個領域，如電力、交通、運輸、磁體技術、軍事等。1996年美國橡樹嶺國家實驗室的Amit?Goyal等人通過對純鎳大變形量軋制及后續的再結晶退火的工藝獲得了具有銳利雙軸織構的金屬基帶，然后在金屬基底上通過逐層外延生長方式獲得了有取向的過渡層，得到沉積YBCO的模板，再用化學或物理的方法外延生長出有織構超導層，此技術路線也被稱作RABiTS技術。而基帶的制備技術是RABiTS技術的關鍵，純鎳很容易形成強立方織構，但是純鎳具有鐵磁性，在交流電的應用中會造成磁滯損耗，并且屈服強度也較低，不能滿足YBCO高溫涂層導體帶材的生產及應用，后來人們通過溶質固熔的思想來解決上述問題，NiW合金基帶是研究最廣泛的一種合金基帶，目前Ni-5at.%W(Ni5W)合金基帶的制備工藝已經很成熟，且已經商業化生產，但是由于其居里溫度為330K，具有鐵磁性（T=77K下），屈服強度不是很高，只能滿足高溫涂層導體的部分應用，而隨著W原子含量升高合金基帶的屈服強度升高，磁性也降低，當W的原子百分含量達到9.3%時合金基帶在77K下為無磁性，但是當W原子百分含量大于5%時，通過傳統的大變形量冷軋及再結晶退火很難得到強立方織構。為了制備高強度、低/無磁性合金基帶，德國在2004年（參見文獻Trans.?Indian?Inst.?Met.?Vol.57,?No.?6,?December?2004,?pp.?651-657）采用套管法即以Ni-5%W作為包套材料，將高強度、無磁性的Ni-10%W棒作為芯材插入包套材料中，通過熱軋得到復合坯錠，由于內外層為簡單的機械結合，在后續的冷軋過程中很容易開裂，基帶再結晶過程受內外層材料的性質影響較嚴重，且加工工藝較復雜，帶材的長度也受到一定程度的限制。中國專利CN1844430(公開日:2006年10月11日)公開了一種Ni基合金復合基帶的制備方法，通過逐層放置原料，采用冷等靜壓或放電等離子體燒結技術結合RABiTS技術制備得到了復合基帶，該復合基帶表層是W原子百分比為3%~5%的鎳鎢合金，芯層是W原子百分含量為9.3-12%的鎳鎢合金，該方法克服了復合坯錠在冷軋過程中容易開裂的問題，并且制備工藝較簡單，而對于制備更高強度、低/無磁性的合金基帶而言，外層為高W含量（W的原子百分含量大于7%的鎳鎢合金）的Ni基合金復合基帶具有很大的研究前景，并且具有很大的難度。

發明內容

本發明的目的是通過放電等離子體燒結技術制備具有多層結構的Ni-W合金復合基帶，提高合金基帶的屈服強度，降低基帶的整體磁性，為YBCO涂層導體帶材提供一種低或無磁性、高強度Ni-W合金復合基帶的制備方法。

本發明所提供的低或無磁性、高強度Ni-W合金復合基帶，由表層和芯層復合而成，表層是W的原子百分含量為7.5%~9.3%的鎳鎢合金，芯層是W的原子百分含量為9.3-12%的鎳鎢合金。

本發明所提供的低或無磁性、高強度Ni-W合金復合基帶的制備方法，包括以下步驟：

（1）初始原料的配比及模具填充：

將Ni塊和W塊，按照W的原子百分含量為7.5%~9.3%進行配比，將兩種原材料置于電磁感應真空熔煉爐中熔煉，獲得Ni-W合金鑄錠隨后進行鍛造并線切割獲得高W含量的表層Ni-W合金坯錠，代號為A，將采用高能球磨獲得的W的原子百分含量為9.3-12%的NiW混合粉末，代號為B，作為芯層，將準備好的原料按照A-B-A的順序分層置于模具中。

（2）復合坯錠的燒結：

采用放電等離子體燒結技術，將已填充了A-B-A樣品的模具放入燒結設備中，在真空條件下燒結，燒結溫度為850-950℃，時間為10-20min；

（3）復合坯錠的軋制及再結晶退火：

將燒結得到的復合坯錠進行熱軋，道次變形量為5-15%，總變形量大于30%，得到熱軋坯錠，對熱軋后的坯錠進行冷軋處理，道次變形量為5-15%，總變形量為70%，隨后進行再結晶退火來細化初始坯錠的晶粒尺寸（溫度和時間不能過高過長，否則晶粒會粗化，溫度和時間也不能過低過短，否則就不能完全再結晶），再結晶工藝為：隨爐升溫至800℃~1000℃保溫30min得到用于大變形量冷軋前的初始合金坯錠。

（4）復合坯錠的大變形量冷軋：