CN105537562B - 一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法 - Google Patents

一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法，其表层初始原料是熔炼法制备的镍的重量百分比小于60%的铜镍合金，芯层初始原料是熔炼法制备的钨的原子百分含量为9%~12%的镍钨合金，采用爆炸焊制备外层为铜镍合金，芯层为镍钨合金的复合坯锭，然后进行冷轧，前三道次的道次变形量为3%，后续道次变形量为10%~20%，冷轧至30~40μm厚，最后在高纯氩气保护气氛下，采用1000℃保温30~90min的再结晶热处理得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。本发明采用爆炸焊可以大面积制备大尺寸的复合坯锭，制备工艺简单、成本低，适合工业化生产复合基带。

Description

一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法
技术领域
本发明涉及一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法，属于强化高温涂层超导体用织构金属基带技术领域。
背景技术
以YBCO为代表的第二代高温涂层超导材料由于其具有优越的物理性能受到了国内外学者的广泛关注。RABiTS技术即压延辅助双轴织构基带技术是YBCO超导带材的主要制备路线之一，而作为YBCO涂层导体用的织构金属基底是RABiTS制备技术的关键。目前，Ni5W合金基带的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；另外，为了提高超导带材的工程电流密度，降低基带厚度的同时对基带的机械强度也提出了较高的要求。为了解决Ni5W合金基带铁磁性的问题，国内外学者研究制备出了无铁磁性的铜镍合金复合基带，由于铜镍合金复合基带的屈服强度较低，仍然不是理想的涂层导体用的织构金属基带，为了增加铜镍合金复合基带的机械强度，制备外层为无磁性铜镍合金，芯层为高强度镍钨合金的复合基带是改善铜镍合金复合基带强度的一条有效思路，由于铜镍合金与镍钨合金的强度和塑性变形能力差别很大，在后续冷轧过程中很容易造成开裂或分层，因此，如何成功制备高强度铜镍合金复合基带给强化织构金属基带带来了一个新的挑战。
发明内容
本发明的目的是为了改善单层铜镍合金复合基带的机械强度，制备无铁磁性、高强度的织构铜镍合金复合基带，满足更多领域的应用要求，提供一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法。
本发明所提供的无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S100：复合坯锭的制备
步骤S101：将采用真空感应熔炼获得的镍重量百分比小于60%的铜镍合金铸锭和钨的原子百分含量为9%~12%的镍钨合金铸锭分别经过高温锻造及热轧；
步骤S102：将步骤S101中得到的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭经过线切割后用钢丝刷将坯锭表面均匀打磨；
步骤S103：将步骤S102中得到的表面均匀打磨后的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭分别定义为A和B，内外层厚度范围均为3~5mm，厚度比例为1:1，以A-B-A的顺序叠放在沙垫上，用高度相等的间隙柱将内外层材料平行分隔开，间隙柱的高度为2~5mm；
步骤S104：将步骤S103中得到的叠放在一起的坯锭表面铺放4~8mm厚的油毡作为缓冲层，油毡表面铺放硝铵炸药，炸药厚度为3~10mm，最后采用雷管将炸药引爆得到铜镍复合坯锭；
步骤S200：铜镍复合坯锭的冷轧及再结晶热处理
步骤S201：将经过步骤S104处理得到的铜镍复合坯锭进行大变形量冷轧，前三道次的道次变形量为3%，后续道次变形量为20%，冷轧至30~40 μ m 厚；
步骤S202：将步骤S201冷轧后的铜镍复合坯锭进行再结晶热处理，在高纯氩气保护气氛下，采用1000℃保温30~90min得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。
由于铜镍合金与镍钨合金的塑性变形能力差别很大，采用粉末冶金等普通方法制备的外层为铜镍合金，芯层为镍钨合金的复合坯锭在冷轧过程中很容易开裂或分层，通过爆炸焊复合得到的复合坯锭内外层之间可以形成良好的冶金结合，在后续大变形量冷轧过程中基带不会开裂或分层。
本发明采用爆炸焊可以大面积制备大尺寸的复合坯锭，制备工艺简单、成本低，适合工业化生产复合基带。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的铜镍合金复合基带表面的（001）面极图；
图2是本发明实施例2制得的铜镍合金复合基带表面的（001）面极图。
具体实施方式
实施例1
步骤S100：复合坯锭的制备
步骤S101：将采用真空感应熔炼获得的镍重量百分比为55%的铜镍合金铸锭和钨的原子百分含量为9%的镍钨合金铸锭分别经过高温锻造及热轧；
步骤S102：将步骤S101中得到的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭经过线切割后用钢丝刷将坯锭表面均匀打磨；
步骤S103：将步骤S102中得到的表面均匀打磨后的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭分别定义为A和B，内外层厚度范围均为3mm，以A-B-A的顺序叠放在沙垫上，用高度相等的间隙柱将内外层材料平行分隔开，间隙柱的高度为2mm；
步骤S104：将步骤S103中得到的叠放在一起的坯锭表面铺放4mm厚的油毡作为缓冲层，油毡表面铺放硝铵炸药，炸药厚度为3mm，最后采用雷管将炸药引爆得到铜镍复合坯锭；
步骤S200：铜镍复合坯锭的冷轧及再结晶热处理
步骤S201：将经过步骤S104处理得到的铜镍复合坯锭进行大变形量冷轧，前三道次的道次变形量为3%，后续道次变形量为20%，冷轧至40μm厚；
步骤S202：将步骤S201冷轧后的铜镍复合坯锭进行再结晶热处理，在高纯氩气保护气氛下，采用1000℃保温90min得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。
制得的铜镍合金复合基带表面的（001）面极图如图1所示，该铜镍合金复合基带在室温下的屈服强度为210MPa，与相应的单层铜镍合金复合基带相比屈服强度得到了明显的改善。
实施例2
步骤S100：复合坯锭的制备
步骤S101：将采用真空感应熔炼获得的镍重量百分比小于50%的铜镍合金铸锭和钨的原子百分含量为12%的镍钨合金铸锭分别经过高温锻造及热轧；
步骤S102：将步骤S101中得到的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭经过线切割后用钢丝刷将坯锭表面均匀打磨；
步骤S103：将步骤S102中得到的表面均匀打磨后的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭分别定义为A和B，内外层厚度范围均为5mm，以A-B-A的顺序叠放在沙垫上，用高度相等的间隙柱将内外层材料平行分隔开，间隙柱的高度为5mm；
步骤S104：将步骤S103中得到的坯锭表面铺放8mm厚的油毡作为缓冲层，油毡表面铺放硝铵炸药，炸药厚度为10mm，最后采用雷管将炸药引爆得到铜镍复合坯锭；
步骤S200：铜镍复合坯锭的冷轧及再结晶热处理
步骤S201：将经过步骤S104处理得到的铜镍复合坯锭进行大变形量冷轧，前三道次的道次变形量为3%，后续道次变形量为10%，冷轧至30 μ m 厚；
步骤S202：将步骤S201冷轧后的铜镍复合坯锭进行再结晶热处理，在高纯氩气保护气氛下，采用1000℃保温30min得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。
制得的铜镍合金复合基带表面的（001）面极图如图2所示，该铜镍合金复合基带在室温下的屈服强度为220MPa，与相应的单层铜镍合金复合基带相比屈服强度得到了明显的改善。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.一种无铁磁性、高强度织构铜镍合金复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S100：复合坯锭的制备
步骤S101：将采用真空感应熔炼获得的镍重量百分比小于60%的铜镍合金铸锭和钨的原子百分含量为9%~12%的镍钨合金铸锭分别经过高温锻造及热轧；
步骤S102：将步骤S101中得到的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭经过线切割后用钢丝刷将坯锭表面均匀打磨；
步骤S103：将步骤S102中得到的表面均匀打磨后的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭分别定义为A和B，内外层厚度范围均为3~5mm，厚度比例为1:1，以A-B-A的顺序叠放在沙垫上，用高度相等的间隙柱将内外层材料平行分隔开，间隙柱的高度为2~5mm；
步骤S104：将步骤S103中得到的叠放在一起的坯锭表面铺放4~8mm厚的油毡作为缓冲层，油毡表面铺放硝铵炸药，炸药厚度为3~10mm，最后采用雷管将炸药引爆得到铜镍复合坯锭；
步骤S200：铜镍复合坯锭的冷轧及再结晶热处理
步骤S201：将经过步骤S104处理得到的铜镍复合坯锭进行大变形量冷轧，前三道次的道次变形量为3%，后续道次变形量为10%~20%，冷轧至30~40 μ m 厚；
步骤S202：将步骤S201冷轧后的铜镍复合坯锭进行再结晶热处理，在高纯氩气保护气氛下，采用1000℃保温30~90min得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。
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