CN106702216B - 一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法 - Google Patents

一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法。首先采用真空感应熔炼方法制备镍钨合金铸锭，采用锻造及热轧获得初始合金坯锭；然后利用机械抛光，对上述得到的初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，然后冷轧至50μm～75μm厚，总变形量为90～93％，得到镍钨合金冷轧基带；将得到的冷轧合金基带进行再结晶热处理获得强立方织构的镍钨合金基带。该合金基带整体无铁磁性，并具有高强度，可以满足制备高性能涂层超导带材的要求。

Description

一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法
技术领域
本发明涉及复合基带的制备方法，尤其涉及镍钨合金基带的制备方法。
背景技术
随着氧化钇钡铜(Yttrium Barium Copper Oxide，YBCO)高温超导材料性能的提高和制冷技术的不断进步，以及其固有的物理特性，使得YBCO涂层超导体在超导线缆、超导电机等领域具有潜在的应用价值。对于采用RABiTS技术即压延辅助双轴织构技术制备的YBCO涂层超导带材而言，获得具有强立方织构、无铁磁性、高屈服强度的金属基带是制备高性能涂层超导带材的关键。
目前，涂层超导带材用的立方织构Ni-5at.％W合金基带已经可以商业化生产，但是由于其在液氮温区具有铁磁性(Tc＝335K)，在交流电的应用中会造成交流损耗，并且其屈服强度较低，不是制备高性能超导带材的首选材料。
研究表明，随着钨原子含量的升高，镍钨合金的居里温度逐渐降低，当钨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，但是难以通过传统的金属基带制备技术制备强立方织构的无铁磁性镍钨合金基带。
因此，如何制备强立方织构、无铁磁性、高强度的合金基带，具有重要的现实意义，也是工业化生产织构金属基带面临的一个新的挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法，以制备强立方织构、无铁磁性、高强度的镍钨合金基带的制备方法。
本发明所提供的无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法，包括以下步骤：
一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：初始合金坯锭的制备：
将镍块和钨块按照钨的原子百分含量为5％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Ni-5at.％W合金铸锭，将得到的Ni-5at.％W合金铸锭进行锻造及热轧，获得初始合金坯锭；
步骤2：初始合金坯锭的冷轧：
利用机械抛光，对所述初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，然后冷轧至50～75μm厚，得到镍钨合金冷轧基带；
步骤3：镍钨合金冷轧基带的再结晶热处理：
将所述镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理获得强立方织构的镍钨合金基带，再结晶热处理工艺为：1000℃～1080℃保温30～60分钟，升温速率为1000℃～1100℃/min；
步骤4：渗钨处理：
将所述强立方织构的镍钨合金基带表面进行双层辉光离子渗钨处理，源极采用钨丝，工作温度为1350℃～1450℃，工作电压为700V～800V，保护气体为氩气，最后将渗钨处理的基带进行高温退火，退火温度为1250℃～1350℃保温3～4小时。
作为优选方式，步骤2中将所述初始合金坯锭冷轧至50μm或75μm厚，总变形量为90～93％，得到所述镍钨合金冷轧基带。
作为优选方式，步骤3中的再结晶热处理工艺为：1000℃保温30分钟，升温速率为1000℃/min。
作为优选方式，步骤4中，所述工作电压为700V或800V，并且所述退火温度为1300℃保温3小时。
在本申请中，“原子百分含量”是指物质的量的比(即摩尔比)的百分含量，并且用“at.％”表示“原子百分含量”，例如，5at.％是指原子百分含量为5％，而5at.％W是指在合金中W的原子百分含量为5％。
在高钨含量的镍钨基带表面难以获得强立方织构，而本发明的方法是对容易获得立方织构的Ni-5at.％W合金基带表面进行渗钨处理，然后再进行高温退火，使Ni-5at.％W合金基带表面的钨原子向中心扩散，从而使基带中的整体钨含量达到高钨基带的水平，同时不破坏表面立方织构的含量，实现磁性能、屈服强度和立方织构的协调统一。
附图说明
下面将简要说明本申请所使用的附图，显而易见地，这些附图仅用于解释本发明的构思。
图1是利用本发明实施例1的制备方法得到的合金基带表面的(111)面极图。
图2是利用本发明实施例2的制备方法得到的合金基带表面的(111)面极图。
图3是利用本发明实施例3的制备方法得到的合金基带表面的(111)面极图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和实施例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
下面描述本发明的制备方法的实施例。
实施例1
本发明实施例1的制备方法的步骤如下：
将镍块和钨块按照钨的原子百分含量为5％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Ni-5at.％W合金铸锭，将得到的Ni-5at.％W合金铸锭进行锻造及热轧，获得初始合金坯锭；
利用机械抛光，对上述得到的初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，抛光至高光洁度，然后冷轧至50μm厚，总变形量为90％，得到镍钨合金冷轧基带；
将得到的冷轧合金基带进行再结晶热处理获得强立方织构的镍钨合金基带，再结晶热处理工艺为：1000℃保温0.5小时，升温速率为1000℃/min；
将上述再结晶退火后的镍钨基带表面进行双层辉光离子渗钨处理，源极采用钨丝，工作温度为1400℃，工作电压为700V，保护气体为氩气；最后将渗钨处理的基带进行高温退火，退火温度为1300℃保温3小时。
利用实施例1的方法得到的合金基带整体无铁磁性，具有高的屈服强度，表面的(111)面极图如图1所示，表明该合金基带表面具有强立方织构。
实施例2
本发明实施例2的制备方法的步骤如下：
将镍块和钨块按照钨的原子百分含量为5％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Ni-5at.％W合金铸锭，将得到的Ni-5at.％W合金铸锭进行锻造及热轧，获得初始合金坯锭；
利用机械抛光，对上述得到的初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，抛光至高光洁度，然后冷轧至70μm厚，总变形量为90％，得到镍钨合金冷轧基带；
将得到的冷轧合金基带进行再结晶热处理获得强立方织构的镍钨合金基带，再结晶热处理工艺为：1050℃保温0.5小时，升温速率为1000℃/min；
将上述再结晶退火后的镍钨基带表面进行双层辉光离子渗钨处理，源极采用钨丝，工作温度为1400℃，工作电压为700V，保护气体为氩气，最后将渗钨处理的基带进行高温退火，退火温度为1300℃保温4小时。
利用实施例2的方法得到的合金基带整体无铁磁性，具有高的屈服强度，表面的(111)面极图如图2所示，表明该合金基带表面具有强立方织构。
实施例3
本发明实施例3的制备方法的步骤如下：
将镍块和钨块按照钨的原子百分含量为5％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Ni-5at.％W合金铸锭，将得到的Ni-5at.％W合金铸锭进行锻造及热轧，获得初始合金坯锭；
利用机械抛光，对上述得到的初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，抛光至高光洁度，然后冷轧至75μm厚，总变形量为90％，得到镍钨合金冷轧基带；
将得到的冷轧合金基带进行再结晶热处理获得强立方织构的镍钨合金基带，再结晶热处理工艺为：1000℃保温1小时，升温速率为1000℃/min；
将上述再结晶退火后的镍钨基带表面进行双层辉光离子渗钨处理，源极采用钨丝，工作温度为1400℃，工作电压为700V，保护气体为氩气，最后将渗钨处理的基带进行高温退火，退火温度为1300℃保温4小时。
利用实施例3的方法得到的合金基带整体无铁磁性，具有高的屈服强度，表面的(111)面极图如图3所示，表明该合金基带表面具有强立方织构。
以上的实施例仅是为了说明本发明的构思而选用的特定的具体实施方式，在这些实施例中，具体的工艺参数并不一定构成为对本发明范围的限制。下面说明本发明的一些工艺参数的优选范围。
步骤2：初始合金坯锭的冷轧：
利用机械抛光，对所述初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，然后冷轧至50μm～75μm厚，得到镍钨合金冷轧基带，总变形量为90～93％；
步骤3：中具体再结晶热处理工艺的优选范围是：1000℃～1080℃保温30～60分钟，升温速率为1000℃～1100℃/min；
步骤4：渗钨处理：
将所述强立方织构的镍钨合金基带表面进行双层辉光离子渗钨处理，源极采用钨丝，工作温度为1350℃～1450℃，工作电压为700V～800V，保护气体为氩气，最后将渗钨处理的基带进行高温退火，退火温度为1250℃～1350℃保温3～4小时。
现有技术中在高钨含量的镍钨基带表面难以获得强立方织构，而本发明的方法是对容易获得立方织构的Ni-5at.％W合金基带表面进行渗钨处理，然后再进行高温退火，使Ni-5at.％W合金基带表面的钨原子向中心扩散，从而使基带中的整体钨含量达到高钨基带的水平，同时不破坏表面立方织构的含量，实现磁性能、屈服强度和立方织构的协调统一。
以上对本发明的一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法的实施方式进行了说明。对于本发明的无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法的具体特征如具体的工艺参数可以根据上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (4)

1.一种无铁磁性立方织构镍钨合金基带的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：初始合金坯锭的制备：
将镍块和钨块按照钨的原子百分含量为5％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Ni-5at.％W合金铸锭，将得到的Ni-5at.％W合金铸锭进行锻造及热轧，获得初始合金坯锭；
步骤2：初始合金坯锭的冷轧：
利用机械抛光，对所述初始合金坯锭进行表面抛光，去掉氧化皮，然后冷轧至50μm～75μm厚，得到镍钨合金冷轧基带；
步骤3：镍钨合金冷轧基带的再结晶热处理：
将所述镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理获得强立方织构的镍钨合金基带，再结晶热处理工艺为：1000℃～1080℃保温30～60分钟，升温速率为1000℃～1100℃/min；
步骤4：渗钨处理：
将所述强立方织构的镍钨合金基带表面进行双层辉光离子渗钨处理，源极采用钨丝，工作温度为1350℃～1450℃，工作电压为700V～800V，保护气体为氩气，最后将渗钨处理的基带进行高温退火，退火温度为1250℃～1350℃保温3～4小时。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤2中将所述初始合金坯锭冷轧至50μm或75μm厚，总变形量为90～93％，得到所述镍钨合金冷轧基带。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤3中的再结晶热处理工艺为：1000℃保温30分钟，升温速率为1000℃/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤4中，所述工作电压为700V或800V，并且所述退火温度为1300℃保温3小时。
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