[發(fā)明專利]一種中低鎢含量NiW合金長基帶坯錠的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310518271.1
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103551809A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 索紅莉;馬麟;梁雅儒;陳立佳;孟易辰;田輝;王毅;劉敏
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B22F3/16
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種專門用于涂層導(dǎo)體的中低鎢含量（W的摩爾含量為3～7%）NiW合金長基帶坯錠的制備方法，屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以YBCO為代表的第二代高溫超導(dǎo)材料，因其高承載電流、低傳輸損耗等優(yōu)點，在磁懸浮、強電輸電、限流器等大電流傳輸領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。由于YBCO屬于脆性陶瓷，且其本征在電流傳輸中存在“弱連接”現(xiàn)象，因此必須將其涂覆在具有強立方織構(gòu)的韌性金屬基帶上才可實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。

由于中低鎢含量（W的摩爾含量為3～7%）NiW合金具有高層錯能，容易形成立方織構(gòu)，且具有良好的機械性能，因此目前一些科研機構(gòu)和科技公司均采用壓延輔助雙軸織構(gòu)基板法（RABiTS）工藝路線制備高織構(gòu)度的NiW合金基帶，作為承載YBCO超導(dǎo)材料的韌性金屬基帶。由于W的熔點很高，需將W固溶到Ni內(nèi)方可獲得NiW合金坯錠，這些制備方法大多都是采用熔煉的方法獲得塊狀初始坯錠，而后經(jīng)過空氣錘鍛打、熱軋和冷軋等工序，得到所需織構(gòu)的NiW合金基帶。但為了制備長基帶，必須獲得成分均勻的較大體積初始坯錠，這對于現(xiàn)有方法而言還有些困難。

申請專利201210589937.8公開了一種NiW合金基長帶材料的坯錠制備方法，其制備方法為：將熔煉完畢的初始NiW合金坯料通過熱擠壓的方法獲得連續(xù)的長棒材，通過后續(xù)加工完成合金基帶的制備。該方法將較大體積初始坯錠由大化小，通過連續(xù)均勻化退火，可獲得長度較長且成分均勻的軋制坯錠。但該方法采用的熱擠壓工藝，需要訂制熱擠壓成型機，對于NiW合金而言其工作溫度較高，造成擠壓模具耗損成本增加，且不適于一般工廠的現(xiàn)有設(shè)備再利用，對生產(chǎn)企業(yè)會額外增加生產(chǎn)成本。

冷等靜壓機、自阻垂熔爐、旋鍛機等設(shè)備是現(xiàn)有W合金加工廠的常用設(shè)備，其優(yōu)點為：冷等靜壓機制備自阻垂熔爐使用的初始坯料為圓柱體，軸向質(zhì)量分布均勻，這樣的結(jié)構(gòu)還使其側(cè)面圓周表面上受壓較立方體的側(cè)表面上均勻，有利于后續(xù)旋鍛加工；自阻垂熔爐為在氫氣保護氣氛下利用電流通過初始坯料時產(chǎn)生的阻抗熱來燒結(jié)加工坯料，其熱效率高，可以在局部產(chǎn)生較高溫度，促使燒結(jié)體內(nèi)的原子活動能力增加和坯料收縮加劇，使冷等靜壓完畢的初始坯料中粉末顆粒表面接觸變?yōu)榻饘俦砻娼佑|，即產(chǎn)生燒結(jié)頸，由機械結(jié)合變?yōu)楹附咏Y(jié)合；旋鍛機通常分為開坯旋鍛機和多道串打旋鍛機，用于制備棒材或線材，由于其道次變形量小，鍛打頻率高，可以有效防止晶粒長大，增加NiW合金坯料的密實度。如果可以開發(fā)利用現(xiàn)有資源生產(chǎn)高附加值的NiW合金基帶，可以給企業(yè)帶來更大的效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種可以利用企業(yè)現(xiàn)有或通用生產(chǎn)設(shè)備（如冷等靜壓機、自阻垂熔爐、旋鍛機等），易于實現(xiàn)批量生產(chǎn)中低鎢含量（W的摩爾含量為3～7%）NiW合金長帶軋制初始坯錠的方法。采用該方法制備的NiW合金長帶軋制初始坯錠，軸向成分均勻，晶粒細化，結(jié)構(gòu)致密，經(jīng)過后期加工處理可制備成具有高立方織構(gòu)表面的NiW合金長基帶，滿足YBCO高溫超導(dǎo)材料的使用需要。

本發(fā)明所提供的中低鎢含量（W的摩爾含量為3～7%）NiW合金長基帶坯錠的制備方法，具體工藝步驟如下：

1）初始合金坯料的制備

將純度大于99.5%的Ni粉和W粉按照一定摩爾百分比（W的摩爾含量為3～7%）混合均勻，采用180～280MPa冷等靜壓保壓3～10min成型，再經(jīng)過550±10℃預(yù)燒30min，而后在垂熔爐中燒結(jié)致密成型，獲得初始NiW合金坯料；

2）初始坯料的旋鍛

在715±5℃進行開坯旋鍛，道次變形量5～15%，溫度逐道次遞減，最后道次溫度區(qū)間為685±10℃；開坯旋鍛完成總變形量的30～40%后，移到旋鍛串打設(shè)備上進行后續(xù)旋鍛減徑加工，加工溫度由575±5℃開始，道次變形量控制在5%，溫度逐道次遞減，最后道次溫度區(qū)間為540±10℃；獲得的棒材直徑不小于10mm，以保證最終冷軋基帶厚度為60～120μm時總軋制變形量大于98%；

3）合金棒材的清洗與盤圓

將旋鍛完畢的棒材通過酸洗或堿洗去除表面加工過程中產(chǎn)生的氧化皮，最終得到加工缺陷少、軸向成分均勻、晶粒細化、結(jié)構(gòu)致密的NiW合金長基帶坯錠，盤圓保存以備后續(xù)使用。

本發(fā)明與現(xiàn)有NiW合金坯錠制備技術(shù)工藝及所獲得的NiW合金坯錠質(zhì)量相比，具有以下特點：

1.本發(fā)明采用冷等靜壓成型、預(yù)燒和自阻垂熔燒結(jié)，初始坯錠成分均勻，內(nèi)部缺陷少；

2.本發(fā)明采用旋鍛的方法對NiW合金坯錠進行減徑加工處理，細化合金中的晶粒，增加坯錠的致密度，有益于后續(xù)NiW合金基帶的軋制；