CN105537598A - 一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法，其表层初始原料为镍的重量百分含量为60%的铜镍混合粉末（代号A），芯层初始原料为钨的原子百分含量为9%~10%的镍钨混合粉末（代号B），制备过程是将混合粉末A和B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，采用冷等静压压制成外层为A，芯层为B的三层初始复合坯料，首先对初始复合坯料采用冷等静压处理，然后采用热等静压压制烧结获得层状铜镍合金复合坯锭，然后再对层状铜镍合金复合坯锭进行大变形量冷轧，其中前五道次的道次变形量为20%~25%，后续每道次变形量为3%~10%，总变形量为90%，最后采用900℃保温50~90min的再结晶热处理得到无磁性、高强度和强立方织构的铜镍合金复合基带。

Description

一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法

技术领域

本发明属于强化高温涂层超导体用织构金属基带技术领域，具体涉及一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法。

背景技术

自以YBCO为代表的第二代高温超导材料被发现以来，就引起了世界各研究机构的广泛关注。1996年，美国橡树岭国家实验室将纯镍经过大变形量的冷轧以后，经过适当的再结晶热处理获得了较强的立方织构，可作为高温涂层超导体YBCO用的韧性金属织构基板，这种技术被称为压延辅助双轴织构基带技术。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，当W的原子百分含量达到9%以上时，镍钨合金基带在液氮温区表现为无铁磁性，但是此时通过传统的基带制备技术已经难以在镍钨合金基带表面形成强立方织构。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磁性的，但是铜镍合金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，为了增加铜镍合金基带的机械强度，公开号为CN101786352A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，采用冷等静压和放电等离子体烧结制坯路线制备了外层为无磁性铜镍合金，芯层为高强度镍钨合金的无磁性复合基带，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，但是该专利中采用冷等静压压制后需要高温长时间的热处理，晶粒容易异常长大，导致后续冷轧变形量要较大，并且采用冷等静压制坯路线得到的复合坯锭表面孔洞较多，致密性较差，严重影响后续外延生长过渡层和超导层；放电等离子体烧结的成本太高，不适合工业化生产。因此，如何成功制备高性能铜镍复合基带为工业化生产打下基础给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基带的机械强度，制备无铁磁性、高强度的强立方织构铜镍合金复合基带，满足更多领域的应用要求，提供了一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S100：铜镍合金复合坯锭的制备

步骤S101：采用高能球磨分别获得镍的重量百分含量为60%的铜镍混合粉末和钨的原子百分含量为9%~10%的镍钨混合粉末，将铜镍混合粉末和镍钨混合粉末分别定义为粉末A和粉末B；

步骤S102：将步骤S101得到的粉末A和粉末B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用冷等静压压制成外层为A，芯层为B的三层初始复合坯料，其中冷等静压压力为300MPa，保压时间为10min；

步骤S103：将步骤S102处理得到的初始复合坯料采用热等静压压制烧结获得层状铜镍合金复合坯锭，热等静压温度为900℃，压力为180MPa，保温保压时间为1~2h，传压介质为氮气；

步骤S200：铜镍合金复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

步骤S201：将步骤S103得到的层状铜镍合金复合坯锭进行大变形量冷轧，前5道次的道次变形量为20%~25%，然后每道次变形量为3%~10%，总变形量为90%，得到初始铜镍合金复合基带；

步骤S202：对步骤S201得到的初始铜镍合金复合基带进行再结晶热处理，热处理条件为900℃保温50~90min，得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。

通过本发明的方法制备的织构铜镍合金复合基带具有以下特点：

1、本发明制备的铜镍合金复合基带具有无磁性、高的机械强度和强立方织构；

2、将冷等静压得到的初始复合坯料采用热等静压压制烧结制得的层状铜镍合金复合坯锭致密性较好，晶粒细小，层间结合力强；

3、前五道次采用大道次变形量保证冷轧过程中层状铜镍合金复合坯锭不开裂，并且冷轧总变形量相对较小，节省了成本，适合工业化生产铜镍合金复合基带。

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（111）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（111）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

步骤S100：铜镍合金复合坯锭的制备

步骤S101：采用高能球磨分别获得镍的重量百分含量为60%的铜镍混合粉末和钨的原子百分含量为9%的镍钨混合粉末，将铜镍混合粉末和镍钨混合粉末分别定义为粉末A和粉末B；

步骤S102：将步骤S101得到的粉末A和粉末B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用冷等静压压制成外层为A，芯层为B的三层初始复合坯料，其中冷等静压压力为300MPa，保压时间为10min；

步骤S103：将步骤S102处理得到的初始复合坯料采用热等静压压制烧结获得层状铜镍合金复合坯锭，热等静压温度为900℃，压力为180MPa，保温保压时间为2h，传压介质为氮气；

步骤S200：铜镍合金复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

步骤S201：将步骤S103得到的层状铜镍合金复合坯锭进行大变形量冷轧，前5道次的道次变形量为20%，然后每道次变形量为3%，总变形量为90%，得到初始铜镍合金复合基带；

步骤S202：对步骤S201得到的初始铜镍合金复合基带进行再结晶热处理，热处理条件为900℃保温50min，得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。

该铜镍合金复合基带表面的（111）面极图如图1所示，由图可知制得的铜镍合金复合基带在室温下的屈服强度为230MPa，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：铜镍合金复合坯锭的制备

步骤S101：采用高能球磨分别获得镍的重量百分含量为60%的铜镍混合粉末和钨的原子百分含量为10%的镍钨混合粉末，将铜镍混合粉末和镍钨混合粉末分别定义为粉末A和粉末B；

步骤S102：将步骤S101得到的粉末A和粉末B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用冷等静压压制成外层为A，芯层为B的三层初始复合坯料，其中冷等静压压力为300MPa，保压时间为10min；

步骤S103：将步骤S102处理得到的初始复合坯料采用热等静压压制烧结获得层状铜镍合金复合坯锭，热等静压温度为900℃，压力为180MPa，保温保压时间为1h，传压介质为氮气；

步骤S200：铜镍合金复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

步骤S201：将步骤S103得到的层状铜镍合金复合坯锭进行大变形量冷轧，前5道次的道次变形量为25%，然后每道次变形量为10%，总变形量为90%，得到初始铜镍合金复合基带；

步骤S202：对步骤S201得到的初始铜镍合金复合基带进行再结晶热处理，热处理条件为900℃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。

该铜镍合金复合基带表面的（111）面极图如图2所示，由图可知制得的铜镍合金复合基带在室温下的屈服强度为250MPa，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)

1.一种涂层导体用高性能织构铜镍合金复合基带的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S100：铜镍合金复合坯锭的制备

步骤S101：采用高能球磨分别获得镍的重量百分比为60%的铜镍混合粉末和钨的原子百分含量为9%~10%的镍钨混合粉末，将铜镍混合粉末和镍钨混合粉末分别定义为粉末A和粉末B；

步骤S102：将步骤S101得到的粉末A和粉末B按照A-B-A的顺序逐层装到模具中，然后采用冷等静压压制成外层为A，芯层为B的三层初始复合坯料，其中冷等静压压力为300MPa，保压时间为10min；

步骤S103：将步骤S102处理得到的初始复合坯料采用热等静压压制烧结获得层状铜镍合金复合坯锭，热等静压温度为900℃，压力为180MPa，保温保压时间为1~2h，传压介质为氮气；

步骤S200：铜镍合金复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

步骤S201：将步骤S103得到的层状铜镍合金复合坯锭进行大变形量冷轧，前5道次的道次变形量为20%~25%，然后每道次变形量为3%~10%，总变形量为90%，得到初始铜镍合金复合基带；

步骤S202：对步骤S201得到的初始铜镍合金复合基带进行再结晶热处理，热处理条件为900℃保温50~90min，得到无铁磁性、高强度、强立方织构的铜镍合金复合基带。