CN103496205A - 一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带及其制备方法。本发明的技术方案要点为：一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带，主要由初始原料为采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金外层和初始原料为采用真空感应熔炼获得的W原子百分含量为9%-12%的NiW合金芯层通过放电等离子烧结技术复合而成，所述的CuNi合金外层与NiW合金芯层之间设有由银粉构成的连接层。本发明还公开了该无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带的制备方法。本发明的Cu基合金复合基带界面结合良好，具有强立方织构，在液氮温区无铁磁性并且具有较高的机械强度。

Description

一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带及其制备方法

技术领域

本发明属于高温涂层超导体织构金属基带技术领域，具体涉及一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带及其制备方法。

背景技术

第二代高温超导材料由于其具有优越的物理性能及潜在的价格优势使得其在电力、交通、军事等诸多领域有着广泛的应用价值。RABiTS技术即压延辅助双轴织构基带技术是第二代高温涂层超导制备的主要技术之一，而作为涂层导体用的最底层即织构金属基带是RABiTS技术的关键。目前，Ni5W合金基带容易得到强立方织构，且已经商业化生产，但是由于其在液氮温区具有铁磁性，且机械强度不高，不能满足高性能涂层超导的制备及应用，为了解决以上问题，中国专利CN1408889A（公开日2003.4.9）公开了在Cu中加入重量百分含量小于40%的Ni元素，制备出无磁性的铜镍合金基带。由于单层无磁性的铜镍合金基带的屈服强度不是很高，只能满足高温涂层导体的部分应用，为了解决Cu基合金基带机械强度的问题，中国专利CN101786352A（公开日2010.07.28）公开了一种层状的无磁性Cu基合金复合基带，该复合基带的机械强度与单层基带相比有明显的提高，但是其外层原料为混合粉末，烧结后坯锭中存在大量的孔洞等缺陷，不利于后续过渡层及超导层的制备，并且外层原料为混合粉末烧结得到的复合坯锭在后续要进行高温长时间的均匀化退火，混合粉末也需要通过高能球磨得到，制备工艺较复杂，而外层初始原料为熔炼CuNi合金坯锭，芯层为熔炼NiW合金坯锭制备的Cu基合金复合基带不仅能提高Cu基合金复合基带的机械强度，同时外层初始原料为熔炼坯锭制备的复合基带表面缺陷少，初始原料制备工艺较简单并容易批量化生产，更有利于实现规模化生产。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带，以满足更多领域的应用要求。

本发明解决的另一个技术问题是提供了一种用于强度更高的织构Cu基合金复合基带的制备方法。

本发明的技术方案为：一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带，主要由初始原料为采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金外层和初始原料为采用真空感应熔炼获得的W原子百分含量为9%-12%的NiW合金芯层通过放电等离子烧结技术复合而成，其特征在于：所述的CuNi合金外层与NiW合金芯层之间设有由银粉构成的连接层。

本发明所述的无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、复合坯锭的结构设计与模具填充

将采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金和W原子百分含量为9%-12%的NiW合金铸锭经过高温锻造及线切割，将得到的CuNi合金坯锭和NiW合金坯锭分别定义为A和B，将银粉定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为10:1:20~30；

（2）复合坯锭的压制与烧结

采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为700-750℃，时间为5-10min；

（3）复合坯锭的热轧

将烧结得到的复合坯锭进行热轧处理，热轧温度为850℃保温1h，热轧的道次变形量为10%~15%，总变形量为50%~60%，得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；

（4）复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

将热轧得到的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为1%，总变形量为95%，在整个冷轧过程中，总变形量在50%之前冷轧每道次之后必须保证轧制方向不变，不能颠倒基带的上下表面或反向轧制，最后采用900℃保温30~60min的再结晶热处理得到无磁性、高强度、强立方织构的Cu基合金复合基带。

由于外层的熔炼法制备的CuNi合金与芯层的Ni9%-12%W合金的延展性差别较大，直接采用放电等离子体烧结技术制备得到的复合坯锭界面之间的结合力很差，在随后的冷轧中很容易开裂，本发明在真空感应熔炼制备的外层和芯层材料之间加入一定厚度的银粉作为连接层，可以增加外层和芯层之间的结合强度，并且可以有效地避免后续热轧及大变形量冷轧导致的层间开裂。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的复合基带的（001）面极图，图2是本发明实施例2制得的复合基带的（001）面极图，图3是本发明实施例3制得的复合基带的（001）面极图。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量为49%的CuNi合金和W的原子百分含量为9%-12%的NiW合金铸锭经过高温锻造及线切割，将得到的CuNi合金坯锭和NiW合金坯锭分别定义为A和B，将银粉定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为10:1:20~30；

采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为750-800℃，时间为5-10min；

将烧结得到的复合坯锭进行热轧处理，热轧温度为850℃保温1h，热轧的道次变形量为10%~15%，总变形量为50%~60%，得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；

将热轧得到的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为1%，总变形量为95%，在整个冷轧过程中，总变形量在50%之前冷轧每道次之后必须保证轧制方向不变，不能颠倒基带的上下表面或反向轧制，最后采用900℃保温60min的再结晶热处理得到无磁性、高强度、强立方织构的Cu基合金复合基带。

该Cu基合金复合基带表面的（001）面极图如图1所示；该Cu基合金复合基带在室温下的屈服强度为240MPa，是相应单层CuNi合金基带的1.9倍。

实施例2

将采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量为46%的CuNi合金和W的原子百分含量为9%-12%的NiW合金铸锭经过高温锻造及线切割，将得到的CuNi合金坯锭和NiW合金坯锭分别定义为A和B，将银粉定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为10:1:20~30；

采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为750-800℃，时间为5-10min；将烧结得到的复合坯锭进行热轧处理，热轧温度为850℃保温1h，热轧的道次变形量为10%~15%，总变形量为50%~60%，得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；

将热轧得到的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为1%，总变形量为95%，在整个冷轧过程中，总变形量在50%之前冷轧每道次之后必须保证轧制方向不变，不能颠倒基带的上下表面或反向轧制，最后采用900℃保温50min的再结晶热处理得到无磁性、高强度、强立方织构的Cu基合金复合基带。

该Cu基合金复合基带表面的（001）面极图如图2所示；该Cu基合金复合基带在室温下的屈服强度为220MPa，是相应单层CuNi合金基带的1.7倍。

实施例3

将采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量为43%的CuNi合金和W的原子百分含量为9%-12%的NiW合金铸锭经过高温锻造及线切割，将得到的CuNi合金坯锭和NiW合金坯锭分别定义为A和B，将银粉定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为10:1:20~30；

采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为750-800℃，时间为5-10min；

将烧结得到的复合坯锭进行热轧处理，热轧温度为850℃保温1h，热轧的道次变形量为10%~15%，总变形量为50%~60%，得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；

将热轧得到的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为1%，总变形量为95%，在整个冷轧过程中，总变形量在50%之前冷轧每道次之后必须保证轧制方向不变，不能颠倒基带的上下表面或反向轧制，最后采用900℃保温30min的再结晶热处理得到无磁性、高强度、强立方织构的Cu基合金复合基带。

该Cu基合金复合基带表面的（001）面极图如图3所示；该Cu基合金复合基带在室温下的屈服强度为210MPa，是相应单层CuNi合金基带的1.5倍。

Claims (2)

1.一种无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带，主要由初始原料为采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金外层和初始原料为采用真空感应熔炼获得的W原子百分含量为9%-12%的NiW合金芯层通过放电等离子烧结技术复合而成，其特征在于：所述的CuNi合金外层与NiW合金芯层之间设有由银粉构成的连接层。

2.一种权利要求1所述的无磁性、高强度织构Cu基合金复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、复合坯锭的结构设计与模具填充

将采用真空感应熔炼获得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金和W原子百分含量为9%-12%的NiW合金铸锭经过高温锻造及线切割，将得到的CuNi合金坯锭和NiW合金坯锭分别定义为A和B，将银粉定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为10:1:20~30；

（2）复合坯锭的压制与烧结

采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为700-750℃，时间为5-10min；

（3）复合坯锭的热轧

将烧结得到的复合坯锭进行热轧处理，热轧温度为850℃保温1h，热轧的道次变形量为10%-15%，总变形量为50%-60%，得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；

（4）复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

将热轧得到的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为1%，总变形量为95%，在整个冷轧过程中，总变形量在50%之前冷轧每道次之后必须保证轧制方向不变，不能颠倒基带的上下表面或反向轧制，最后采用900℃保温30~60min的再结晶热处理得到无磁性、高强度、强立方织构的Cu基合金复合基带。

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