CN103924108B - 一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带及其制备方法 - Google Patents

一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带及其制备方法，属于第二代涂层超导体织构金属基带制备技术领域。本发明的技术方案要点为：一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带，是由铜镍铸锭与纯度为99.99%的钇于真空感应熔炼炉中熔炼获得的Cu-Ni-Y三元合金复合基带，其中钇的质量百分含量为0.05%-0.1%。本发明还公开了该无磁性强立方织构铜基合金复合基带的制备方法。本发明不仅可以得到高织构度的铜基合金复合基带，而且可以改善铜基合金复合基带的屈服强度和高温抗氧化性能，该方法可以实现工业化生产高性能的织构铜基合金复合基带。

Description

一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带及其制备方法，属于第二代涂层超导体织构金属基带制备技术领域。
背景技术
自第二代高温涂层超导材料发现以来，世界各国在超导领域的研究方面均出现了突破性的进展，为高温超导材料开辟了广阔的应用前景。在第二代高温涂层超导体的制备中，RABiTS技术是一种常用的涂层超导制备技术，该方法是在具有双轴织构的金属基带上依次外延生长过渡层及超导层，作为涂层超导用的织构金属基带不仅需要有强的立方织构来外延生长过渡层和超导层，同时需要织构金属基带具有高的机械强度和良好的抗高温氧化的能力。尽管Ni-5at.%W合金基带已经商业化生产，但是由于其在液氮温区具有铁磁性，在输运交流电时会造成磁滞损耗，为了解决Ni-5at.%W合金基带铁磁性的问题，有大量研究相继报道了无铁磁性铜镍合金基带，但是铜镍合金基带的屈服强度不高，并且在再结晶热处理的过程中，如果是在通有惰性气体的条件下，由于含有微量的氧存在，在高温下仍然容易氧化，严重影响后续过渡层及超导层的制备。因此，如何提高织构铜镍合金基带的屈服强度和高温抗氧化性能具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为改善无铁磁性立方织构铜基合金复合基带的屈服强度和高温抗氧化性能，而提供了一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带及其制备方法。
本发明的技术方案为：一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带，其特征在于是由铜镍铸锭与纯度为99.99%的钇于真空感应熔炼炉中熔炼获得的Cu-Ni-Y三元合金复合基带，其中钇的质量百分含量为0.05%-0.1%。
本发明所述的无磁性强立方织构铜基合金复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）初始合金坯锭的制备，将纯度均为99.99%的铜块及镍块，按照铜的质量百分含量为60%-70%进行配比，将配比后的混合材料置于真空感应熔炼炉中熔炼，获得铜镍合金铸锭，然后将铜镍合金铸锭与纯度为99.99%的钇置于真空感应熔炼炉中熔炼获得Cu-Ni-Y三元合金铸锭，Y的质量百分含量为0.05%-0.1%，随后进行高温锻造及热轧得到初始合金坯锭，高温锻造及热轧的工艺均为800℃-850℃保温2小时；（2）初始合金坯锭的冷轧及再结晶退火，对步骤（1）热轧后的初始合金坯锭进行道次变形量为20%-25%，总变形量为98%的冷轧，冷轧后形成的合金基带在保护气氛下进行再结晶热处理，再结晶热处理的具体工艺为将冷轧后形成的合金基带放入温度为920℃-1000℃的管式炉中保温45分钟，保护气氛为氮气，制得无磁性强立方织构铜基合金复合基带。
本发明通过在铜镍合金坯锭中加入微量的钇元素，不仅可以得到高织构度的铜基合金复合基带，而且可以改善铜基合金复合基带的屈服强度和高温抗氧化性能，该方法可以实现工业化生产高性能的织构铜基合金复合基带。
附图说明
图1是本发明实施例1所制得的铜基合金复合基带的X射线衍射图谱，图2是本发明实施例1所制得的铜基合金复合基带的Phi-扫描曲线，图3是本发明实施例2所制得的铜基合金复合基带的X射线衍射图谱，图4是本发明实施例2所制得的铜基合金复合基带的Phi-扫描曲线。
具体实施方式
以下通过实施例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
将纯度均为99.99%的铜块及镍块，按照铜的质量百分含量为60%进行配比，将配比后的混合材料置于真空感应熔炼炉中熔炼，获得铜镍合金铸锭，然后将铜镍合金铸锭与纯度为99.99%的钇置于真空感应熔炼炉中熔炼获得Cu-Ni-Y三元合金铸锭，Y的质量百分含量为0.05%；随后进行高温锻造及热轧得到初始合金坯锭，高温锻造及热轧的工艺均为850℃保温2小时；然后对热轧后的初始合金坯锭进行道次变形量为20%，总变形量为98%的冷轧；最后将冷轧后的合金基带在氮气保护气氛下进行再结晶热处理，再结晶热处理的具体工艺参数为将冷轧后的合金基带放入温度为1000℃的管式炉中保温45分钟，得到无磁性强立方织构铜基合金复合基带。该铜基合金复合基带的X射线衍射图谱如图1所示，图中没有出现镍或铜的氧化物的衍射峰，表明铜基合金复合基带具有良好的高温抗氧化性能；该铜基合金复合基带在室温下的屈服强度为180MPa，超越了商业化Ni-5at.%W合金基带的水平；图2为铜基合金复合基带表面的Phi-扫描曲线，从图中可知，Phi-扫描曲线半高宽值为7.2°，表明该铜基合金复合基带表面立方织构非常集中。
实施例2
将纯度均为99.99%的铜块及镍块，按照铜的质量百分含量为70%进行配比，将配比后的混合材料置于真空感应熔炼炉中熔炼，获得铜镍合金铸锭，然后将铜镍合金铸锭与纯度为99.99%的钇置于真空感应熔炼炉中熔炼获得Cu-Ni-Y三元合金铸锭，Y的质量百分含量为0.1%；随后进行高温锻造及热轧得到初始合金坯锭，高温锻造及热轧的工艺均为800℃保温2小时；然后对热轧后的初始合金坯锭进行道次变形量为25%，总变形量为98%的冷轧；最后将冷轧后的合金基带在氮气保护气氛下进行再结晶热处理，再结晶热处理的具体工艺参数为将冷轧后的合金基带放入温度为920℃的管式炉中保温45分钟，得到无磁性强立方织构铜基合金复合基带。该铜基合金复合基带的X射线衍射图谱如图3所示，图中没有出现镍或铜的氧化物的衍射峰，表明铜基合金复合基带具有良好的高温抗氧化性能；该铜基合金复合基带在室温下的屈服强度为175MPa，超越了商业化Ni-5at.%W合金基带的水平；图4为铜基合金复合基带表面的Phi-扫描曲线，从图中可知，Phi-扫描曲线半高宽值为7.1°，表明该铜基合金复合基带表面立方织构非常集中。
实施例1-2制得的无磁性强立方织构铜基合金复合基带不仅具有锋利的立方织构，而且具有良好的高温抗氧化性能和高的屈服强度。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种无磁性强立方织构铜基合金复合基带，其特征在于是由铜镍铸锭与纯度为99.99%的钇于真空感应熔炼炉中熔炼获得的Cu-Ni-Y三元合金复合基带，其中钇的质量百分含量为0.05%-0.1%。
2.一种权利要求1所述的无磁性强立方织构铜基合金复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）初始合金坯锭的制备，将纯度均为99.99%的铜块及镍块，按照铜的质量百分含量为60%-70%进行配比，将配比后的混合材料置于真空感应熔炼炉中熔炼，获得铜镍合金铸锭，然后将铜镍合金铸锭与纯度为99.99%的钇置于真空感应熔炼炉中熔炼获得Cu-Ni-Y三元合金铸锭，Y的质量百分含量为0.05%-0.1%，随后进行高温锻造及热轧得到初始合金坯锭，高温锻造及热轧的工艺均为800℃-850℃保温2小时；（2）初始合金坯锭的冷轧及再结晶退火，对步骤（1）热轧后的初始合金坯锭进行道次变形量为20%-25%，总变形量为98%的冷轧，冷轧后形成的合金基带在保护气氛下进行再结晶热处理，再结晶热处理的具体工艺为将冷轧后形成的合金基带放入温度为920℃-1000℃的管式炉中保温45分钟，保护气氛为氮气，制得无磁性强立方织构铜基合金复合基带。
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