[發明專利]一種涂層導體用Ni-W合金自生復合基帶的制備方法

無效

• 申請號: 201410023556.2
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103805811A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王軼農
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C1/02;C22F1/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 趙連明;梅洪玉

技術領域

本發明屬于高溫涂層超導體金屬基帶制備技術領域，涉及到Ni-W合金基帶的制備方法。?

背景技術

以釔鋇銅氧（即YBa₂Cu₃O_7-X，簡寫YBCO）涂層導體為代表的第二代高溫超導帶材，由于其在高場下載流能力大大優于第一代鉍鍶鈣銅氧（即Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₇，簡寫BSCCO）高溫超導帶材，近年來成為超導材料研究領域的熱點。通常，YBCO涂層導體帶材是通過外延生長在具有隔離層的雙軸立方織構金屬基帶上制備而成。鑒于涂層導體的結構特征，獲得高強度、低（無）磁性、高立方織構的金屬基帶是關鍵。金屬Ni經大變形冷軋和再結晶退火后很容易獲得銳利的雙軸立方織構，但金屬Ni具有鐵磁性，強度很低，不能滿足YBCO涂層導體用基帶的要求。對金屬Ni進行W合金化是解決此問題的一種有效途徑（中國專利CN1740357，公開日2006.3.1）。當W含量低于5%（原子百分比，下同）時（簡寫Ni5W，下同），雖然很容易獲得強的雙軸立方織構，但基帶的強度和磁性仍然難以滿足涂層導體在高場和交流下應用的要求。當W含量超過9%以上時，盡管屈服強度大幅度提高，77K溫度下磁性幾乎完全消失，但由于高W含量使得NiW合金層錯能嚴重降低，導致軋制織構發生改變，再結晶退火后雙軸立方織構強度急劇下降，難以獲得強立方織構的NiW合金基帶。為解決上述問題，德國學者2003年（Acta?Materialia51(2003)4919-4927）采用套管技術路線，制備了外層為低W含量的Ni4.5W，芯層為高強度、低磁性的Ni15Cr的復合棒材，然后經過熱鍛和熱軋制得基帶，最后經再結晶退火使得低W含量的外層形成立方織構。盡管相比Ni5W合金基帶其強度和磁性都有所改?善，但這種基帶的外層和內層之間只是簡單的物理結合，導致后期的軋制和熱處理過程中容易分層和開裂，另外熱軋工藝的運用嚴重影響了軋制織構，使得后續的再結晶退火難以獲得強的立方織構。中國學者2006年（Scripta?Materialia?56(2007)129-131）采用放電等離子體壓力燒結方法制備了Ni5W/Ni12W/Ni5W三明治型復合坯料，經冷軋變形和再結晶退火處理后，獲得了表層具有強立方織構的復合基帶，同時強度和磁性也得到了顯著改善。由于該方法制備的復合坯料尺寸較小，規模化工業生產受到極大限制。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供了通過離心鑄造制備大尺寸高W含量的NiW合金自生復合鑄錠的方法。利用離心鑄造過程中產生的離心力場誘導高比重的合金元素W自內層向外層遷移，獲得外層為高W含量，內層為低W含量，W含量呈連續梯度分布的圓筒形鑄錠。將圓筒形鑄錠單邊切斷并輾平，獲得平板狀的復合鑄錠，以便于后續的軋制變形。本發明的目的是通過制備W含量呈連續梯度分布的NiW合金自生復合基帶，解決現有復合基帶制備過程中因層與層之間結合力弱導致的分層開裂和不易形成強雙軸立方織構的問題，同時提高基帶機械強度，降低基帶磁性，為YBCO涂層導體帶材提供一種高強度、低磁性、強雙軸立方織構的NiW合金復合基帶及其制備方法。?

本發明的技術方案包括以下步驟：?

（1）原料配比與熔煉?

將W的原子百分含量為7～9%的Ni-W混合料在真空條件下于1500～1700℃熔煉5～20min，獲得Ni-W合金熔體；?

（2）自生復合鑄錠的制備?

將上述的Ni-W合金熔體采用離心鑄造方法制成圓筒形鑄錠。離心機轉速為?500-2000rpm，離心鑄造模具溫度為室溫至800℃。將圓筒形鑄錠單邊切開，然后輾平成板狀鑄錠；?

（3）自生復合鑄錠的軋制變形?

將上述板狀鑄錠進行軋制變形，每道次變形量為3～15%，總變形量大于96%，得到厚度為50～200μm的冷軋基帶；?

（4）冷軋基帶的退火處理?

將上述冷軋基帶在Ar/H₂混合氣體保護下或真空條件下于1050～1250℃溫度下退火0.5～3h，得到低W含量一側具有強立方織構的涂層導體用Ni-W合金自生復合基帶。?

本發明的效果和益處是：?

（1）本發明所提供的NiW合金自生復合基帶中的W含量呈連續梯度分布，無物理結合界面，解決了現有技術中制備復合基帶因層與層之間結合力弱導致的分層開裂問題；?