CN103938031A - 一种无磁性、高强度织构Ni-W合金基带的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无磁性、高强度织构Ni-W合金基带的制备方法。本发明采用真空感应熔炼获得Ni-9.6at.%W合金铸锭，对铸锭进行热锻及热轧，通过一道次的冷轧再结合喷丸处理去掉热轧坯料表面的氧化皮；通过一定变形量的温轧、冷轧以及在冷轧过程中引入两次去应力退火并在冷轧过程中进行纵向剪切带材的裂边；最后通过连续再结晶热处理成功获得了无磁性、高强度、强立方织构的百米级Ni-9.6at.%W合金基带，为实现第二代高温超导体的工业化生产奠定了良好的基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种无磁性、高强度织构Ni-W合金基带的制备方法，属于高温涂层导体产业化织构金属基带制备技术领域。
背景技术
以钇钡铜氧（YBCO）为代表的第二代高温超导带材比第一代高温超导材料具有更高的临界电流度、高的不可逆场和低的交流损耗等优点，因此成为目前最具有可能产业化应用的超导材料之一。在第二代高温涂层超导体的制备中，RABiTS技术即压延辅助双轴织构基带制备技术是一种常用的基带制备技术，对于采用RABiTS路线制备的YBCO涂层导体用的织构基带而言，不仅需要有强立方织构，而且要具有无磁性、高机械强度。尽管现在百米级Ni-5at.%W合金基带已经可以商业化生产，但是由于Ni-5at.%W合金基带在液氮温区仍然具有铁磁性，机械强度也有待提高，这将限制涂层超导体的进一步广泛应用，研究表明，随着W原子含量的提高，镍钨合金的机械强度增加，居里温度降低，当W原子含量达到9%时，镍钨合金的居里温度降低到液氮温区以下，因此，高W含量特别是无磁性、高强度的织构镍钨合金基带具有更广阔的应用价值，而当W原子含量大于5%之后难以通过传统的基带制备工艺路线获得强立方织构，在国际上这类材料是研究的重点和难点。因此，为实现工业化生产第二代涂层超导体，研究如何采用合适的工艺成功制备高性能的百米级织构Ni-9.6at.%W合金基带具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为解决目前高钨含量的镍钨合金基带中磁性、机械强度和立方织构的兼顾问题而提供了一种无磁性、高强度织构Ni-W合金基带的制备方法。
本发明的技术方案为：一种无磁性、高强度织构Ni-W合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制备冷轧前初始镍钨合金板坯
将纯度均为99.99%的镍块及钨块，按照钨的摩尔百分含量为9.6%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，获得镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭在1200℃保温2.5h后热锻成宽×厚为25mm×25mm的坯锭，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后在1200℃保温5h后进行热轧处理，道次变形量为15%-18%，得到厚度为12-14mm的热轧坯料；
（2）去除热轧坯料表面的氧化皮
将步骤（1）热轧后的镍钨合金进行一道次的冷轧，变形量为15%，然后再进行喷丸处理去掉表面的氧化皮；
（3）对去掉氧化皮后的镍钨合金进行温轧
将步骤（2）去掉氧化皮后的镍钨合金进行温轧，具体工艺参数为：在480℃保温1.5h后轧制，道次变形量为3%-15%，轧制到厚度为5mm的镍钨合金；
（4）对温轧后的镍钨合金进行冷轧
将步骤（3）温轧得到的镍钨合金采用喷砂后粗糙度Ra=3.2μm的工作辊进行冷轧，冷轧两道次后改用Ra=0.05-0.1μm的工作辊冷轧至厚度为50-85μm的镍钨合金基带，冷轧过程中的道次变形量均为2%-6%，当冷轧至厚度为2mm和0.5mm时分别进行一次去应力退火，退火工艺均为：480℃保温1.5h，保护气氛为氮气，第一次去应力退火后进行一次切边处理，两边的切边宽度均为2-5mm；
（5）对冷轧后的镍钨合金基带进行再结晶热处理
将步骤（4）冷轧后的镍钨合金基带在氮气保护下于1370-1410℃的温度保温3.5h的条件下进行连续再结晶热处理制得无磁性、高强度织构Ni-W合金基带。
通过本发明的方法制备的无磁性、高强度织构Ni-9.6at.%W合金基带具有以下优点：
1、对于高钨含量的镍钨合金而言，难以通过熔炼的方法使钨原子分布均匀，由于锻造过程中的动态再结晶使晶粒细化，产生的晶界较多，本发明在热轧保温时适当延长保温时间更有利于溶质原子的扩散；
2、在长基带的制备过程中，通常采用酸洗等工序去除热轧后坯料表面的氧化皮，这样既增加了成本又对环境造成了一定的破坏，本发明在热轧后进行一次冷轧使热轧产生的氧化皮破碎，并结合喷丸处理可以有效去除热轧坯料表面的氧化皮；
3、在温轧过程中，随着基带厚度的降低，基带的散热速度加快，会大大降低温轧的效果，本发明采用温轧轧制到一定的厚度后再结合冷轧中间去应力退火，在最后的连续再结晶热处理过程中可以形成强立方织构；
4、在冷轧过程中进行一次切边，消除了基带在冷轧过程中的裂边，避免在轧制过程中的断带，另外，在恢复退火之后基带的硬度适当地降低，此时进行切边可以保证切边的质量并避免损坏刀片。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的镍钨合金基带的（001）面极图，图2是本发明实施例2制得的镍钨合金基带的（001）面极图。
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%的镍块及钨块，按照钨的摩尔百分含量为9.6%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，获得镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭在1200℃保温2.5h后热锻成长×宽×厚为400mm×25mm×25mm的坯锭，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后在1200℃保温5h后进行热轧处理，道次变形量为15%-18%，得到厚度为12mm的热轧坯料；将热轧后的镍钨合金进行一道次的冷轧，变形量为15%，然后再进行喷丸处理去掉表面的氧化皮；将前述去掉氧化皮后的镍钨合金进行温轧，具体工艺参数为：在480℃保温1.5h后轧制，道次变形量为3%-15%，轧制到厚度为5mm的镍钨合金；将前述温轧得到的Ni-9.6at.%W合金采用喷砂后粗糙度Ra=3.2μm的工作辊进行冷轧，冷轧两道次后改用Ra=0.05-0.1μm的工作辊冷轧至厚度为50μm的镍钨合金基带，其中，道次变形量均为2%-6%，当冷轧至厚度为2mm和0.5mm时分别进行一次去应力退火，退火工艺为：480℃保温1.5h，保护气氛为氮气，其中，在第一次去应力退火后进行一次切边处理，两边的切边宽度均为5mm；将冷轧Ni-9.6at.%W合金基带进行连续再结晶热处理，具体工艺为：1370℃保温3.5h，保护气氛为氮气，最终得到了长度达160m的强立方织构Ni-9.6at.%W合金基带，厚度公差为±1μm，室温下的屈服强度达到了370MPa，该镍钨合金基带表面的（111）面极图如图1所示，说明该镍钨合金基带表面获得了强的立方织构。
实施例2
将纯度均为99.99%的镍块及钨块，按照钨的摩尔百分含量为9.6%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，获得镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭在1200℃保温2.5h后热锻成长×宽×厚为400mm×25mm×25mm的坯锭，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后在1200℃保温5h后进行热轧处理，道次变形量为15%-18%，得到厚度为14mm的热轧坯料；将热轧后的镍钨合金进行一道次的冷轧，变形量为15%，然后再进行喷丸处理去掉表面的氧化皮；将前述去掉氧化皮后的镍钨合金进行温轧，具体工艺参数为：在480℃保温1.5h后轧制，道次变形量为3%-15%，轧制到厚度为5mm的镍钨合金；将前述温轧得到的Ni-9.6at.%W合金采用喷砂后粗糙度Ra=3.2μm的工作辊进行冷轧，冷轧两道次后改用Ra=0.05-0.1μm的工作辊冷轧至厚度为85μm的镍钨合金基带，其中，道次变形量均为2%-6%，当冷轧至厚度为2mm和0.5mm时分别进行一次去应力退火，退火工艺为：480℃保温1.5h，保护气氛为氮气，其中，在第一次去应力退火后进行一次切边处理，两边的切边宽度均为2mm；将冷轧Ni-9.6at.%W合金基带进行连续再结晶热处理，具体工艺为：1410℃保温3.5h，保护气氛为氮气，最终得到了长度达105m的强立方织构Ni-9.6at.%W合金基带，厚度公差为±1μm，室温下的屈服强度达到了360MPa，该镍钨合金基带表面的（111）面极图如图2所示，说明该镍钨合金基带表面获得了强的立方织构。
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 (1)
1.一种无磁性、高强度织构Ni-W合金基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制备冷轧前初始镍钨合金板坯
将纯度均为99.99%的镍块及钨块，按照钨的摩尔百分含量为9.6%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，获得镍钨合金铸锭，将镍钨合金铸锭在1200℃保温2.5h后热锻成宽×厚为25mm×25mm的坯锭，热锻后对锻坯进行修磨处理去掉氧化皮，然后在1200℃保温5h后进行热轧处理，道次变形量为15%-18%，得到厚度为12-14mm的热轧坯料；
（2）去除热轧坯料表面的氧化皮
将步骤（1）热轧后的镍钨合金进行一道次的冷轧，变形量为15%，然后再进行喷丸处理去掉表面的氧化皮；
（3）对去掉氧化皮后的镍钨合金进行温轧
将步骤（2）去掉氧化皮后的镍钨合金进行温轧，具体工艺参数为：在480℃保温1.5h后轧制，道次变形量为3%-15%，轧制到厚度为5mm的镍钨合金；
（4）对温轧后的镍钨合金进行冷轧
将步骤（3）温轧得到的镍钨合金采用喷砂后粗糙度Ra=3.2μm的工作辊进行冷轧，冷轧两道次后改用Ra=0.05-0.1μm的工作辊冷轧至厚度为50-85μm的镍钨合金基带，冷轧过程中的道次变形量均为2%-6%，当冷轧至厚度为2mm和0.5mm时分别进行一次去应力退火，退火工艺均为：480℃保温1.5h，保护气氛为氮气，第一次去应力退火后进行一次切边处理，两边的切边宽度均为2-5mm；
（5）对冷轧后的镍钨合金基带进行再结晶热处理
将步骤（4）冷轧后的镍钨合金基带在氮气保护下于1370-1410℃的温度保温3.5h的条件下进行连续再结晶热处理制得无磁性、高强度织构Ni-W合金基带。
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