[發明專利]涂層導體用高強度立方織構鎳基合金基帶及其制備方法

有效

• 申請號: 201410446816.7
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104404306B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王均安;劉二微;黃宏川;陳紀昌;張植權;王華明;周瑩
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22F1/10
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種涂層導體用高強度立方織構鎳基合金基帶及其制備方法，屬于高溫超導涂層導體金屬基帶技術領域。?

背景技術

在采用軋制輔助雙軸織構技術（RABiTS）制備二代高溫超導涂層YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)導線工藝中，作為超導涂層載體的金屬基帶對超導涂層的質量和最終獲得的超導線的導電性能有顯著的影響。金屬基帶的織構會影響外延生長的涂層的晶粒取向，導致超導層臨界電流密度的變化；而金屬基帶的力學性能，尤其是屈服強度，會影響涂層制備工藝選擇以及由此造成的涂層與基帶結合強度的變化。因此，探索和開發既具有集中的立方織構、又具有合適屈服強度的金屬基帶，一直是RABiTS技術中的重要內容之一。?

純鎳是最早應用RABiTS技術制備二代高溫超導涂層導線的基帶材料。其經過軋制和再結晶退火后很容易形成集中的立方織構，能夠較好的匹配YBCO晶格，且具有較好的抗氧化性，但也存在不可忽視的本征缺陷，如力學性能較差（屈服強度59MPa），常溫下呈現鐵磁性，在沉積過渡層和超導層的工藝溫度下理化性質不穩定等。為了彌補純鎳的這種缺陷，合金化技術被廣泛的應用。在純鎳中添加合金元素后一方面可以降低居里溫度，另一方面通過固溶強化，大大提高了合金的強度，但合金元素的添加也會降低合金的層錯能，致使塑性變形機制由原來的交滑移轉變為剪切帶變形或孿生變形，最終影響立方織構的生成。?

目前研究最多、應用最廣泛的是鎳鎢合金基帶，其中Ni-5at.%W基帶已經進入商業化生產。研究表明，分別添加2，3，5，7，9at.%W后其屈服強度由127MPa增加至270MPa，然而添加7~9.5at.%W降低了合金的層錯能，致使退火后的合金基帶的立方織構份額僅45%左右（取向差≤15°），難以達到98%以上。除此之外，研究人員對添加Cr、Mo、V等能夠顯著降低磁性能的合金元素也進行了大量的研究。研究發現，在純鎳中添加13at.%Cr或9at.%V同樣可以在液氮溫區得到無磁性的立方織構基帶，然而，合金中高含量的鉻和釩在沉積緩沖層的溫度下極易氧化，會影響后續過渡層和超導層的外延生長和立方織構的形成。添加5at.%Mo在退火后更容易得到旋轉立方取向，大大降低了立方取向的集中度。對三元合金如Ni-Cr-W和Ni-Cr-V的研究結果也表明，在純鎳中加入合金元素后抗氧化性和立方織構的集中度都不同程度下降。因此，制備高強度，高立方織構且低磁或無磁的合金基帶仍是目前超導領域亟需解決的問題。?

本發明在純鎳中添加多種合金元素，晶粒得到細化，在保證織構集中度的前提下，大大提高了合金基帶的屈服強度，同時一定程度上降低了合金的磁性能。?

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種涂層導體用高強度立方織構鎳基合金基帶及其制備方法。通過添加多種合金元素、冶煉、以及形變與再結晶，獲得了具有高屈服強度、高立方織構且抗氧化性良好的合金基帶。?

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：?

一種涂層導體用高強度立方織構鎳基合金基帶，其組分及質量百分比為：Ni?73.9~85.4?wt.%，Cr?7.8~12.5?wt.%，Co?0.2~1?wt.%，Mo?2~8?wt.%，Fe?3?wt.%，Cu?1.6?wt.%。

一種涂層導體用高強度立方織構鎳基合金基帶的制備方法，具有以下的工藝過程和步驟：?

（a）合金冶煉和鍛造

將純度均為99.95%以上的Ni、Cr、Co、Mo、Fe和Cu按照上述成分配比進行稱重配料，將六種原材料置于真空感應熔煉爐中冶煉，獲得鎳基合金初始坯錠；將坯錠在1050℃下均勻化處理20h，然后熱鍛成(40~45)mm×(10~20)mm×(10~20)mm的鍛件；

（b）鍛件熱軋和冷軋

將鍛件隨爐升溫至1100℃并保溫30min后熱軋，道次壓下量為3~10%，總壓下量為30~50%；熱軋板經過1050℃中間退火和酸洗處理后，進行道次壓下量不大于10%、總壓下量98%以上的冷軋，最終獲得厚度為80mm的合金基帶；?

（c）冷軋基帶的再結晶退火

在真空條件下，以5~15℃/min的升溫速率將冷軋基帶升溫至950~1050℃，保溫120min；或以5~15℃/min的升溫速率升溫至750℃時保溫30min，然后再以相同的升溫速率升溫至950~1050℃并保溫120min。

與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的進步：?