CN106113882B - 无铁磁性、高强度织构镍钒/铜/镍钨复合基带制备方法 - Google Patents

无铁磁性、高强度织构镍钒/铜/镍钨复合基带制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无铁磁性、高强度织构镍钒/铜/镍钨合金复合基带制备方法。其表层初始原料是钒的原子百分含量为10％～10.5％的镍钒合金(代号A)，芯层初始原料是钨的原子百分含量为9.5％的镍钨混合粉末(代号B)，外层和芯层之间的连接层为纯铜片(代号C)。其制备方法为将制备的镍钒合金、镍钨混合粉末及铜片按照A‑C‑B‑C‑A的顺序置于模具中；采用放电等离子体烧结技术获得复合坯锭；对复合坯锭进行热轧，热轧完去掉氧化皮得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；将热轧得到的初始复合坯锭进行冷轧；最后采用再结晶热处理得到强立方织构的镍钒/镍钨合金复合基带。该方法制备的镍钒/铜/镍钨复合基带屈服强度高，在液氮温区无铁磁性，性能稳定，重复性好。

Description

无铁磁性、高强度织构镍钒/铜/镍钨复合基带制备方法
技术领域
本发明涉及一种无铁磁性、高强度织构镍钒/铜/镍钨复合基带制备方法，属于高温涂层超导体用织构金属基带技术领域。
背景技术
超导材料是21世纪具有重大应用前景的新型功能材料，其中，第二代高温涂层超导材料由于其具有优越的物理性能及潜在的价格优势受到了人们的青睐。RABiTS技术即压延辅助双轴织构基带技术是制备高性能高温涂层超导的一种有效方法，织构金属基带作为涂层超导的最底层，除了需要有高的织构度外，还应具有高的屈服强度以及无铁磁性(在液氮温区)。目前，国际上对织构镍钨合金基带的研究较为广泛，但是对于制备无铁磁性镍钨合金基带而言，难以通过传统的工艺路线在镍钨合金基带中获得强立方织构。研究表明，在镍钒合金中，当钒的原子百分含量达到10％以上时镍钒合金基带在液氮温区为无铁磁性，但是由于镍钒合金的屈服强度较低，抗氧化性能较差，限制了织构镍钒合金基带的进一步发展。为了提高镍钒合金基带的机械强度，中国专利CN102825857A(公开日2012.12.19)公开了一种镍钒/镍钨复合基带的制备方法，其外层为镍钒合金，芯层为镍钨合金，该方法制备的复合基带在液氮温区无铁磁性，且具有高的屈服强度，但是这种方法制备的复合坯锭在后续热轧及冷轧过程中容易开裂，成材率较低，因此，研究镍钒/镍钨复合基带的制备技术，提高工艺的稳定性具有重要的研究意义。
发明内容
本发明的目的是为了得到高强度的无铁磁性合金基带，满足更多领域的应用要求，提供一种多层镍钒/铜/镍钨合金复合基带的制备方法。
本发明所提供的无铁磁性、高强度镍钒/铜/镍钨合金复合基带制备方法，包括以下步骤：
(1)复合坯锭结构设计与模具填充
将采用真空感应熔炼获得的钒的原子百分含量为10％～10.5％的镍钒合金铸锭经过高温锻造及线切割，然后去掉氧化皮获得方形镍钒合金坯锭，将得到的镍钒合金坯锭和钨的原子百分含量为9.5％的镍钨混合粉末分别定义为A和B，将纯铜片定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为3:(0.5～1):5。
(2)复合坯锭的压制与烧结
采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为600-680℃，时间为5-8min，压力为80MPa。
(3)复合坯锭的热轧
将上述烧结得到的复合锭进行热轧，终轧温度为720℃～750℃，热轧的道次变形量为18％～30％，总变形量为50％～60％，热轧完去掉氧化皮得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭。
(4)复合坯锭的冷轧及再结晶热处理
将热轧得到的初始复合坯锭进行冷轧，前10道每道次变形量为3％，后续每道次变形量为3％～15％，总变形量为97％；最后采用1020℃～1070℃保温1小时的再结晶热处理得到无铁磁性、高强度、强立方织构的镍钒/铜/镍钨合金复合基带。
由于在烧结得到的复合锭中，外层熔炼法制备的镍钒合金与芯层镍钨合金的变形抗力差别较大，在后续轧制特别是冷轧变形过程中很容易产生开裂。本发明在外层和芯层材料之间加入一定厚度的纯铜作为连接层，由于铜和镍可以形成无限固溶体，可以增加外层和芯层之间的结合强度，避免后续热轧及大变形量冷轧导致的层间开裂，并且中间加入铜可以使铜原子扩散至外层材料中，增加复合基带整体的屈服强度并提高基带的抗氧化性能。
附图说明
图1是实施例1中复合基带的(001)面极图；
图2是实施例2中复合基带的(001)面极图。
具体实施方式
实施例1
将采用真空感应熔炼获得的钒的原子百分含量为10％的镍钒合金铸锭经过高温锻造及线切割，然后去掉氧化皮获得方形镍钒合金坯锭，将得到的镍钒合金坯锭和钨的原子百分含量为9.5％的镍钨混合粉末分别定义为A和B，将纯铜片定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为3:1:5；采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为600-680℃，时间为5-8min，压力为80MPa；将上述烧结得到的复合锭进行热轧，终轧温度为750℃，热轧的道次变形量为18％～30％，总变形量为50％～60％，热轧完去掉氧化皮得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；将热轧得到的初始复合坯锭进行冷轧，前10道每道次变形量为3％，后续每道次变形量为3％～15％，总变形量为97％；最后采用1020℃保温1小时的再结晶热处理得到无铁磁性、高强度、强立方织构的镍钒/镍钨合金复合基带。该复合基带表面的(001)面极图如图1所示；该复合基带在室温下的屈服强度为235MPa，是相应单层镍钒合金基带的1.7倍。
实施例2
将采用真空感应熔炼获得的钒的原子百分含量为10.5％的镍钒合金铸锭经过高温锻造及线切割，然后去掉氧化皮获得方形镍钒合金坯锭，将得到的镍钒合金坯锭和钨的原子百分含量为9.5％的镍钨混合粉末分别定义为A和B，将纯铜片定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为3:1:5；采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为600-680℃，时间为5-8min，压力为80MPa；将上述烧结得到的复合锭进行热轧，终轧温度为750℃，热轧的道次变形量为18％～30％，总变形量为50％～60％，热轧完去掉氧化皮得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；将热轧得到的初始复合坯锭进行冷轧，前10道每道次变形量为3％，后续每道次变形量为3％～15％，总变形量为97％；最后采用1070℃保温1小时的再结晶热处理得到无铁磁性、高强度、强立方织构的镍钒/镍钨合金复合基带。该复合基带表面的(001)面极图如图2所示；该复合基带在室温下的屈服强度为247MPa，是相应单层镍钒合金基带的1.6倍。

Claims (1)

1.一种无铁磁性、高强度织构镍钒/铜/镍钨合金复合基带制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)复合坯锭结构设计与模具填充
将熔炼获得的钒的原子百分含量为10％～10.5％的镍钒合金铸锭经过高温锻造及线切割，然后去掉氧化皮获得方形镍钒合金坯锭，将得到的镍钒合金坯锭和钨的原子百分含量为9.5％的镍钨混合粉末分别定义为A和B，将纯铜片定义为C，按A-C-B-C-A的顺序分层置于模具中，其中A、C和B的厚度比例为3:(0.5～1):5；
(2)复合坯锭的压制与烧结
采用放电等离子体烧结技术，将已填充了A-C-B-C-A样品的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结温度为600-680℃，时间为5-8min，压力为80Mpa；
(3)复合坯锭的热轧
将上述烧结得到的复合坯锭进行热轧，终轧温度为720℃～750℃，热轧的道次变形量为18％～30％，总变形量为50％～60％，热轧完去掉氧化皮得到大变形量冷轧前的初始复合坯锭；
(4)复合坯锭的冷轧及再结晶热处理
将热轧得到的初始复合坯锭进行冷轧，前10道每道次变形量为3％，后续每道次变形量为3％～15％，总变形量为97％；最后采用1020℃～1070℃保温1小时的再结晶热处理得到无铁磁性、高强度、强立方织构的镍钒/铜/镍钨合金复合基带。
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