CN104894431A - 一种高性能织构铜基复合基带及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能织构铜基复合基带及其制备方法，属于高温涂层超导体用织构金属基带的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：该高性能织构铜基复合基带外层初始原料为铜重量百分含量为55%的铜镍合金，芯层初始原料为镍钨铝混合粉末，该镍钨铝混合粉末中钨粉和铝粉的原子百分含量分别为4%和5%-7%。本发明还公开了该高性能织构铜基复合基带的制备方法。本发明制备的铜基复合基带具有无磁性、高的机械强度和强立方织构，铜基复合基带的芯层采用镍钨铝合金，降低了钨元素的含量，节省了原材料的成本，热等静压工艺中采用650℃烧结，细化了内外层合金的晶粒尺寸，增加了晶界的含量，有利于内外层原子的扩散，从而实现内外层良好的冶金结合。

Description

一种高性能织构铜基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用织构金属基带的合成技术领域，具体涉及一种高性能织构铜基复合基带及其制备方法。

背景技术

自从以钇钡铜氧为代表的第二代高温超导材料被发现以来，其实用化的研究受到了研究人员的广泛关注。压延辅助双轴织构基带技术是第二代涂层超导带材的主要制备路线之一，目前，织构Ni-5at.%W合金基带作为高温涂层超导带材用的基底材料，其制备工艺已经很成熟，但是由于其在液氮温区具有铁磁性，在交流电的应用中会造成磁滞损耗，不能满足高性能涂层超导带材的制备及应用。研究发现，铜的含量在54at.%以上时，铜镍合金基带在液氮温区下是无铁磁性的，但是无铁磁性铜镍合金基带的屈服强度较低，不是理想的涂层超导用的织构金属基带，为了增加无铁磁性铜镍合金基带的机械强度，公开号为CN 101786352A的专利公开了一种无磁性立方织构铜基合金复合基带的制备方法，复合基带外层为无磁性铜镍合金，芯层为无磁性、高强度镍钨合金，与相应的单层铜镍合金基带相比，该方法制备的复合基带有效提高了基带的整体机械强度，但是该专利中用镍钨合金作为芯层材料，钨原子百分含量为9%-12%，由于钨在镍中的溶解度较低，难以使芯层中钨原子完全固溶，并且钨的价格较高，增加了制造成本，因此，如何通过降低制造成本并成功制备高性能铜基复合基带是实现工业化生产高性能涂层超导带材的关键。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种高性能织构铜基复合基带及其制备方法，该铜基复合基带改善了芯层镍合金中溶质原子的固溶效果，并且降低了铜基复合基带的制造成本，进而满足了更多领域的应用要求。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种高性能织构铜基复合基带，其特征在于：该铜基复合基带外层初始原料为铜重量百分含量为55%的铜镍合金，芯层初始原料为镍钨铝混合粉末，该镍钨铝混合粉末中钨粉和铝粉的原子百分含量分别为4%和5%-7%。

本发明所述的高性能织构铜基复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）复合坯锭的制备

采用真空感应熔炼获得铜重量百分含量为55%的铜镍合金铸锭，然后经过高温锻造及热轧得到铜镍合金坯锭，将铜镍合金坯锭定义为A，将镍粉、钨粉和铝粉按照钨和铝的原子百分含量分别为4%和5%-7%的配比进行混合，采用高能球磨获得镍钨铝混合粉末，将镍钨铝混合粉末定义为B，将A和B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用热等静压压制烧结获得层状复合坯锭，其中热等静压温度为650℃，压力为180MPa，保温保压时间为6-8h；

（2）复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

将步骤（1）得到的层状复合坯锭进行大变形量冷轧，前五道次变形量为2%，后续每道次变形量为2%-18%，总变形量为98%，最后采用970℃保温60-90min的再结晶热处理工艺得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜基合金复合基带。

本发明制备的织构铜基复合基带具有以下特点：1、制备的铜基复合基带具有无磁性、高的机械强度和强立方织构；2、铜基复合基带芯层采用镍钨铝合金，降低了钨元素的含量，节省了原材料的成本；3、热等静压工艺中采用650℃烧结，细化了内外层合金的晶粒尺寸，增加了晶界的含量，有利于内外层原子的扩散，从而实现内外层良好的冶金结合。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的铜基复合基带表面的EBSD取向分布图，图2是本发明实施例2制得的铜基复合基带表面的EBSD取向分布图。

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

采用真空感应熔炼获得铜重量百分含量为55%的铜镍合金铸锭，然后经过高温锻造及热轧得到铜镍合金坯锭，将铜镍合金坯锭定义为A，将镍粉、钨粉和铝粉按照钨和铝的原子百分含量分别为4%和5%的配比进行混合，采用高能球磨获得镍钨铝混合粉末，将镍钨铝混合粉末定义为B，将A和B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用热等静压压制烧结获得层状复合坯锭，热等静压温度为650℃，压力为180MPa，保温保压时间为8h；将上述得到的层状复合坯锭进行大变形量冷轧，前五道次变形量为2%，后续每道次变形量为2%-18%，总变形量为98%，最后采用970℃保温60min的再结晶热处理工艺得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜基复合基带。该铜基复合基带表面的EBSD取向分布图如图1所示，由图可知立方织构含量(10°以内)达到了98.2%；该铜基复合基带在室温下的屈服强度为260MPa，与相应的单层铜镍合金基带相比屈服强度得到了明显的改善。

实施例2

采用真空感应熔炼获得铜重量百分含量为55%的铜镍合金铸锭，然后经过高温锻造及热轧得到铜镍合金坯锭，将铜镍合金坯锭定义为A，将镍粉、钨粉和铝粉按照钨和铝的原子百分含量分别为4%和7%的配比进行混合，采用高能球磨获得镍钨铝混合粉末，将镍钨铝混合粉末定义为B，将A和B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用热等静压压制烧结获得层状复合坯锭，热等静压温度为650℃，压力为180MPa，保温保压时间为10h；将上述得到的层状复合坯锭进行大变形量冷轧，前五道次变形量为2%，后续每道次变形量为2%-18%，总变形量为98%，最后采用970℃保温90min的再结晶热处理工艺得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜基复合基带。该铜基复合基带表面的EBSD取向分布图如图2所示，由图可知立方织构含量(10°以内)达到了98.9%；该铜基复合基带在室温下的屈服强度为280MPa，与相应的单层铜镍合金基带相比屈服强度得到了明显的改善。

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)

1.一种高性能织构铜基复合基带，其特征在于：该铜基复合基带外层初始原料为铜重量百分含量为55%的铜镍合金，芯层初始原料为镍钨铝混合粉末，该镍钨铝混合粉末中钨粉和铝粉的原子百分含量分别为4%和5%-7%。

2.一种权利要求1所述的高性能织构铜基复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）复合坯锭的制备

采用真空感应熔炼获得铜重量百分含量为55%的铜镍合金铸锭，然后经过高温锻造及热轧得到铜镍合金坯锭，将铜镍合金坯锭定义为A，将镍粉、钨粉和铝粉按照钨和铝的原子百分含量分别为4%和5%-7%的配比进行混合，采用高能球磨获得镍钨铝混合粉末，将镍钨铝混合粉末定义为B，将A和B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用热等静压压制烧结获得层状复合坯锭，其中热等静压温度为650℃，压力为180MPa，保温保压时间为6-8h；

（2）复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

将步骤（1）得到的层状复合坯锭进行大变形量冷轧，前五道次变形量为2%，后续每道次变形量为2%-18%，总变形量为98%，最后采用970℃保温60-90min的再结晶热处理工艺得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜基复合基带。