CN101142331A - 用来制备具有再结晶立体纹理结构的镍基半制品的方法及这种镍基半制品的应用 - Google Patents

用来制备具有再结晶立体纹理结构的镍基半制品的方法及这种镍基半制品的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用来制备条形或扁线形镍基半制品的方法。本发明的任务在于，研发一种用来制备镍基半制品的方法，对于用作具有高度微结构取向的物理－化学涂层的衬底来讲，该半制品具有更好的使用特性。具体而言，该半制品在具有稳定立体纹理结构的情况下拥有改善了的晶粒形式。这任务根据本发明如下解决，即以熔融冶金或粉末冶金法包括机械合金法制备起始半制品，其由工业纯Ni或Ni－合金构成，其中在微合金区域中的Ag的添加量为至少10原子－ppm、最多为1000原子－ppm。借助具有后接＞50％的厚度减少的冷加工成形的热加工成形将该起始半制品加工成具有中间尺寸的带材或扁形线材。在这一中间尺寸下将该半制品在500℃－850℃的温度范围内软化退火并淬火，其中，对于较高的Ag－含量须有较高的温度淬火。随后令中间产品＞80％完全冷却成形。最后实施再结晶的淬火处理以得到完好的立体纹理结构。根据本发明的半制品用作具有高度微结构取向的物理－化学涂层的衬底，如用来制备线材－或带材形式的高温超导体。

Description

用来制备具有再结晶立体纹理结构的镍基半制品的方法及这种镍基半制品的应用
技术领域
本发明涉及一种用来制备具有再结晶立体纹理结构并呈条形或扁线形的镍基半制品的方法和所制备的半制品的应用。
该种半制品尤其可作为用于具有高度微结构取向的物理-化学涂层的衬底使用。这样的衬底例如适于作为用于高温超导领域的陶瓷涂层的底基。在这种情况下它可以用于超导磁铁、变压器、发动机、X射线层析摄影或超导电流传导路径。
背景技术
已知具有立体面心晶格的多晶体金属如镍、铜和铝，在先经轧制强烈的冷加工变形以后，随后进行再结晶可以形成具有立方位的清晰纹理结构(G.Wassermann：Texturen metallischer Werkstoffe，Springer，Berlin，1939)。以这种方式进行纹理结构化的金属带材，特别是镍带材，也用作金属镀层、陶瓷缓冲层和陶瓷超导层的衬底(US 5,741,377)。这样的金属带材是否适于作为基底材料取决于在成层工艺工作温度范围中可达到的纹理化的程度和纹理结构的稳定性。
制造Ni-Cr、Ni-Cr-V、Ni-Cu和类似合金的高温-超导体的纹理结构化的半制品是已知的(US 5,964,966；US 6,106,615)。
为这一目的的含有Mo和W的Ni-合金也是已知的(DE 100 05 861C1)。给这种Ni-合金添加最多0.3原子-％Ag也是已知的(DE 103 42965.4)。
所有的这种已知的、通过再结晶形成并具有立体纹理结构的金属带材都具有等轴晶粒的组织结构，也就是说，相对于带材平面而言，它们基本等长和等宽。当然，从理论上考虑应该让晶粒的分布在长度方向上利于超导时的电流输送并引起更高的可传送的电流(Hammerl，H.u.a.，Eur.Phys.Journ.B(2002)299-301)。然而迄今为止还未成功制备出具有强性延伸的晶粒结构的、具有立体纹理结构的基底带材。
已知的半制品具有下列缺点：
-具有立体纹理结构的、被再结晶过的的镍或它的合金具有这样的晶粒，其在长度方向上、例如在横向上具有约相同的延伸率，
-镍在冷加工成形和再结晶退火后有强烈形成粗晶粒结构的趋势，其对于获得高立纹结构是不利的，
-冷加工成形的Ni-带材在再结晶-热处理时、特别是在较高的温度(800-1150℃)时有强烈形成晶粒界沟的趋势，
-具有晶粒界沟的基底材料不太适合作为外延生长的沉积层、例如缓冲层和超导体层的衬底。
发明内容
本发明的任务在于，研发一种用来制备镍基半制品的方法，其中的镍基半制品用作具有高度微结构取向的物理-化学涂层的衬底并能改善其使用性能。特别是让该半制品在具有稳定的立体纹理结构的同时具有伸长了的晶粒形状，并且该伸长晶粒也应在高温下的进一步热处理后还能实现氧化物层生长的目的。
这任务依据在权利要求中的特征而得以解决。
根据本发明的方法的特征在于，首先以熔融冶金或粉末冶金法包括机械合金法制备起始半制品，其由工业纯Ni或Ni-合金构成，其中在微合金区域中的Ag的添加量为至少10原子-ppm、最多1000原子-ppm。借助具有后接＞50％的厚度减少的冷加工成形的热加工成形将该起始半制品加工成具有中间尺寸的带材或扁形线材。在这一中间尺寸下将该半制品在500℃-850℃的温度范围内软化退火并淬火，其中，对于较高的Ag-含量须有较高的温度。随后令中间产品＞80％完全冷却成。最后实施再结晶的淬火处理以得到完好的立体纹理结构。
最后的再结晶退火处理是根据在镍中的合金元素的含量在500℃至1200℃、优选为850℃的温度下实施的。
半制品优选在再结晶退火之后或期间出于具有＞90％的纹理结构含量的经立体纹理结构化了的NiO-层的外延生长的目的而在氧化性的气氛中得到热处理。
下述情况也具有优点，即当Ni-合金应用于起始半制品时让Ni-合金除了含有Ag-添加物外还含有Mo和/或W。
采用根据本发明的Ag-添加剂有利于形成完全的立体纹理结构。此外具有伸长晶粒的金属带材使得完全具有立方体组织结构的NiO-层的外延生长成为可能，NiO-层也具有伸长了的晶粒。
半制品根据本发明可以用作具有高微结构取向的物理-化学涂层用的衬底，特别可以用于制备线形或带形的高温超导体。
以下根据实施例来更清楚地解释本发明，用这些实施例来证实本发明的成功尝试。
附图说明
以下的对附图的解释显示出了所述实施例范围内应用本发明得到的有利结果。
图1显出了经过850℃下的热轧后、又经过厚度减少85％的冷轧、并再经过550℃下超过30min的局部再结晶的回火处理(纵磨，酸洗)的、具有0.01原子-％银的镍的经伸长了的组织结构。
图2显出了在具有0.025原子-％银的80μm厚的镍带材的表面上的经伸长了的晶粒(电子显微镜拍摄)，其中的镍带材经过了3mm厚时在650℃下进行的超过30min的中间退火、在80μm厚时进行的强烈的冷加工变形以及接下来的在550℃下超过30min的退火。
图3显出了在3mm厚时在650℃下进行超过30min的中间退火后，又在80μm厚时进行强烈的冷加工变形，最后在550℃下进行超过30min的退火而得到的、具有0.025原子-％银并且厚度为80μm的镍带材的表面上的具有立体条纹结构的经伸长的晶粒(采用扫描电子显微镜得到的定向图)。
图4显出了在在3mm厚时在650℃下进行超过30min的中间退火后，又在80μm厚时进行强烈的冷加工变形，然后又在550℃下进行超过30min的条纹结构退火，最后在1150℃下利用氧气进行超过2min氧化而得到的、具有0.025原子-％银并且厚度为80μm的镍带材的表面上的具有氧化镍立体条纹结构的经伸长的晶粒图，(采用扫描电子显微镜得到的定向图)。
具体实施方式
实施例1
将工业纯镍，例如具有99.9原子百分比的纯度的镍，在加入0.025原子百分比的合金元素银的情况下浇入铸模。将铸锭在850℃下轧制成正方形尺寸(22×22)mm2并均匀地退火和淬火。随后以切削方式对该正方形材料进行精加工，以便通过轧制得到用于接下来冷加工变形的无缺陷表面。在冷轧中首先以超过50％的轧制度从20mm的厚度减少至3mm的厚度，在这种情况下会减少85％的厚度。随后在650℃下进行的超过30min的回火处理促成了一部分伸长了的晶粒的再结晶。附图1显出典型的组织结构图(其中的镍具有0.01原子百分比的银)。这种具有伸长了的晶粒的组织结构用作“进一步加工成所期望的具有立体条纹结构和具有在长度方向伸长了的晶粒的镍带材”的起始状态。
紧接着进行厚度减少97.3％即从3mm至80μm的冷加工变形，最后在非氧化性的气体氛围中在550℃下退火超过30min。结果是在带材表面处的如附图2显出的晶粒，其长度是宽度的多倍。同时得到异常尖锐的再结晶立体纹理结构，如在附图3中看到的那样。具有立体结构的晶核的份额为97.5％，和小角晶粒界的份额为92％。
实施例2
将工业纯镍，例如具有99.9原子百分比的纯度的镍，在加入0.01原子百分比的合金元素银的情况下在真空感应炉中熔融并浇入铸模。将铸锭在900℃下轧制成正方形尺寸(22×22)mm2并均匀地退火和淬火。随后以切削方式对该正方形材料进行精加工，以便通过轧制得到用于接下来冷加工变形的无缺陷的表面。在冷轧中首先以超过50％的轧制度进行厚度减小，在这种情况下会减少85％的厚度。得到的镍带材具有3mm的厚度。随后在650℃下进行超过30min的回火处理并在水中淬火。再结晶会生成一定份额的伸长了的晶粒。紧接着进行厚度减少97.3％即从3mm至80μm的冷加工变形，最后在非氧化性的气体氛围中在550℃下退火超过30min。结果是在伸长晶粒组织结构中具有几乎完美的再结晶立体纹理结构(参比附图3)。随后在纯氧气体中在1150℃下对带材进行2分钟的氧化。
生成的氧化镍层表现出具有伸长了的晶粒的组织结构，具有立体结构的晶粒的份额为97％(附图4)。小角晶粒界的份额为96％。该种纹理结构相对于镍带材的纹理结构转过45°。
实施例3
将工业纯镍粉在加入5.0原子百分比的钨粉和0.1原子百分比的银粉的情况下进行粉末冶金工艺加工。在压制、调温和热变形后得到(22×22)mm2的棒材。对表面进行切削式的精加工，以便通过轧制得到用于接下来冷加工变形的无缺陷的表面。冷轧从约(22×22)mm2开始直至3mm的厚度。
随后在650℃下进行超过30min的回火处理并在水中淬火。由此冷轧成80μm的成品尺寸。带材的边缘区域被分离和抛弃。随后将得到的镍带材首先在850℃下进行30分钟的退火处理以便能够在还原性的气氛下进行再结晶。之后利用第二次退火将该带材在1150℃下在还原性气氛中处理超过8分钟，以便获得能够承受高热的立体组织结构。

Claims (7)

1.用来制备具有再结晶立体纹理结构的镍基半制品的方法，其特征在于，首先以熔融冶金或粉末冶金法包括机械合金法制备起始半制品，其由工业纯Ni或Ni-合金构成，其中在微合金区域中的Ag的添加量为至少10原子-ppm、最多1000原子-ppm，借助具有后接＞50％的厚度减少的冷加工成形的热加工成形将该起始半制品加工成具有中间尺寸的带材或扁形线材，将该半制品在500℃-850℃的温度范围内软化退火并淬火，其中，对于较高的Ag-含量须有较高的温度淬火，随后令中间产品＞80％完全冷却成形，最后实施再结晶的淬火处理以得到完好的立体纹理结构。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，最后的再结晶退火处理是在500℃至1200℃的温度下与在镍中的合金含量有关地进行的。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，最后的再结晶退火处理是在850℃的温度下进行的。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，半制品在再结晶退火后或在再结晶退火期间出于立体纹理结构化了的NiO-层的外延生长的目的以＞90％的纹理结构的含量在氧化性的气氛中得到热处理。
5.根据权利要求1的半制品，其特征在于，将含有Mo和/或W和Ag-添加物的Ni-合金应用于起始半制品。
6.根据权利要求1至5所述的、具有再结晶立体纹理结构以及伸长了的晶粒形状、并且呈条形或扁线形的镍基半制品可用作具有高度微结构取向的物理-化学涂层的衬底。。
7.根据权利要求1至5所述的、具有再结晶立体纹理结构以及伸长了的晶粒形状、并且呈条形或扁线形的镍基半制品可用作制备线形或带形高温超导体的衬底。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100400700C (zh) * 2007-03-29 2008-07-09 上海大学 提高690合金材料耐腐蚀性能的工艺方法
JP5330725B2 (ja) * 2008-03-31 2013-10-30 古河電気工業株式会社 超電導線材用基板およびその製造方法
DE102008001005B4 (de) 2008-04-04 2011-06-22 Karlsruher Institut für Technologie, 76131 Verfahren zur Herstellung eines Schichtverbundes mit epitaktisch gewachsenen Schichten aus einem magnetischen Formgedächtnis-Material und Schichtverbund mit epitaktischen Schichten aus einem magnetischen Formgedächtnis-Material sowie dessen Verwendung
DE102010031058A1 (de) * 2010-07-07 2012-01-12 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Metallischer Profildraht mit Rekristallisationswürfeltextur und Verfahren zu dessen Herstellung
CN105209188B (zh) 2013-06-07 2017-10-13 Vdm金属有限公司 制备金属箔的方法
JP6388925B2 (ja) 2013-06-07 2018-09-12 ファオデーエム メタルズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＶＤＭ Ｍｅｔａｌｓ ＧｍｂＨ 金属箔の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58177434A (ja) * 1982-04-10 1983-10-18 Tohoku Metal Ind Ltd 耐摩耗性高透磁率磁性合金
US5741377A (en) * 1995-04-10 1998-04-21 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Structures having enhanced biaxial texture and method of fabricating same
US5964966A (en) * 1997-09-19 1999-10-12 Lockheed Martin Energy Research Corporation Method of forming biaxially textured alloy substrates and devices thereon
US6458223B1 (en) * 1997-10-01 2002-10-01 American Superconductor Corporation Alloy materials
DE10005861C2 (de) * 1999-04-03 2002-05-08 Dresden Ev Inst Festkoerper Metallischer Werkstoff auf Nickelbasis und Verfahren zu dessen Herstellung
US6617283B2 (en) * 2001-06-22 2003-09-09 Ut-Battelle, Llc Method of depositing an electrically conductive oxide buffer layer on a textured substrate and articles formed therefrom
JP2005002408A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Hitachi Ltd 耐食性皮膜、海水用機器及び耐食性皮膜の形成方法
DE10342965A1 (de) 2003-09-10 2005-06-02 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Halbzeug auf Nickelbasis mit einer Rekristallisationswürfeltextur und Verfahren zu dessen Herstellung
JP5432863B2 (ja) * 2010-08-25 2014-03-05 住友電気工業株式会社 膜形成用配向基板および超電導線材

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