CN107267900A - 一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法 - Google Patents

一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，包括以下步骤：首先采用真空感应熔炼获得铜镍合金铸锭，并在其中加入硫元素，进行热轧并空冷，得到初始合金坯锭；对初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为90～93％，得到厚度为50～70μm的冷轧基带；将冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。本发明的一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法通过在无铁磁性的铜镍合金中加入微量的硫元素，经过热轧析出第二相粒子，然后再进行一定变形量的冷轧及适当的再结晶退火可以在获得强立方织构的前提下使合金基带的屈服强度大幅度提升，该方法工艺简单，成本低廉，可以实现工业化生产。

Description

一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂层超导带材用高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，属于高温涂层超导用金属基带技术领域。
背景技术
由于第二代高温超导带材比第一代铋系超导材料具有更优越的物理性能，因而有望在超导变压器、超导电机、超导限流器等强电领域实现其应用。由于金属基带承担支撑、外延过渡层和超导薄膜，以及承载部分电流的重要作用，所以为了满足高性能超导带材的需求，要求金属基底不仅具有高织构度，同时还要兼顾高强度及无铁磁性。
在多种金属合金基带中，Ni5at.％W(Ni5W)合金基带是人们研究的最成熟的基带材料，目前已经商业化生产，但是Ni5W合金基带在77K下仍然具有铁磁性且屈服强度较低，因而限制了涂层导体应用及发展。而铜镍合金基带可以实现在液氮温区下的无铁磁性，但是其机械性能较低，尽管目前有专利报道了铜基复合基带的制备方法，但是复合基带的制备工艺复杂，设备昂贵，不适合制备大尺寸材料，不是工业化生产的首选材料。
因此，如何制备高性能的金属基带是目前实现工业化生产超导带材的重点和难点。
发明内容
本发明的实施例旨在克服以上缺陷，提供一种低/无铁磁性、高强度的层状结构的高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法。
为了解决以上问题，本发明提供了一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，包括以下步骤：
(1)初始合金坯锭的制备
首先采用真空感应熔炼获得铜镍合金铸锭，其中铜的原子百分含量为58％，然后再进行二次真空感应熔炼，并在所述铜镍合金铸锭中加入硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％～0.04％，然后对获得的铜镍合金铸锭进行变形量为55％～65％的热轧并进行空冷，热轧温度为900℃～1100℃，得到初始合金坯锭；
(2)初始合金坯锭的冷轧
对步骤(1)中的所述初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为90％～93％，得到厚度为50μm～70μm的冷轧基带；
(3)冷轧基带的再结晶热处理
将步骤(2)得到的冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，退火工艺为在980℃～1050℃条件下保温55min，其中氢气的体积占混合气体总体积的7％，得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。
优选地，步骤(1)中在所述铜镍合金铸锭中加入硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％、0.03％或0.04％。
优选地，步骤(1)中热轧温度为900℃、1000℃或1100℃。
优选地，步骤(2)中总变形量为90％或93％，得到的冷轧基带的厚度为50μm或70μm。
优选地，步骤(3)中的退火工艺是在980℃、1020℃或1050℃条件下保温55min。
本发明通过在无铁磁性铜镍合金中添加微量的硫元素，在热轧冷却过程中硫与铜元素形成弥散分布的CuS第二相粒子，可以有效强化铜镍合金基带，并且在再结晶退火过程中可以抑制非立方织构的形成，最终获得强立方织构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅用于解释本发明的构思。
图1为实施例1中制备的合金基带退火后的(111)面极图；
图2为实施例2中制备的合金基带退火后的(111)面极图；
图3为实施例3中制备的合金基带退火后的(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高强度无铁磁性织构铜基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，均是解释性和示例性的，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。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部分的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同或相似的参考标记用于表示相同或相似的部分。
实施例1
本发明实施例1的制备方法的步骤如下：
首先采用真空感应熔炼获得铜镍二元合金铸锭，其中铜的原子百分含量为58％，然后再进行二次真空感应熔炼，并在铜镍合金铸锭中加入微量的硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％，对获得的铜基合金铸锭进行变形量为55～65％的热轧并进行空冷，热轧温度为900℃，得到初始合金坯锭；
对初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为90％，得到厚度为50μm的冷轧基带；
将得到的冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，退火工艺为：980℃保温55min，其中氢气的体积占混合气体总体积的6％，最终得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。
该合金基带的(111)面极图，如图1所示，由图1可知，该合金基带具有强立方织构。
实施例2
本发明实施例2的制备方法的步骤如下：
首先采用真空感应熔炼获得铜镍二元合金铸锭，其中铜的原子百分含量为58％，然后再进行二次真空感应熔炼，并在铜镍合金铸锭中加入微量的硫元素，其中硫的原子百分含量为0.03％，对获得的铜基合金铸锭进行变形量为55～65％的热轧并空冷，热轧温度为1000℃，得到初始合金坯锭；
对初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为93％，得到厚度为70μm的冷轧基带；
将得到的冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，退火工艺为：1020℃保温55min，其中氢气的体积占混合气体总体积的6％，最终得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。
该合金基带的(111)面极图如图2所示，由图2可知，该合金基带具有强立方织构。
实施例3
本发明实施例3的制备方法的步骤如下：
首先采用真空感应熔炼获得铜镍二元合金铸锭，其中铜的原子百分含量为58％，然后再进行二次真空感应熔炼，并在铜镍合金铸锭中加入微量的硫元素，其中硫的原子百分含量为0.04％，对获得的铜基合金铸锭进行变形量为55～65％的热轧并空冷，热轧温度为1100℃，得到初始合金坯锭；
对初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为93％，得到厚度为50μm的冷轧基带；
将得到的冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，退火工艺为：1050℃保温55min，其中氢气的体积占混合气体总体积的6％，最终得到高强度的铜基合金基带。
该合金基带的(111)面极图如图3所示，由图3可知，该合金基带具有强立方织构。
以上对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。
对于本发明的高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法中的具体特征如温度、尺寸和速率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本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 (5)

1.一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，其中，包括以下步骤：
(1)初始合金坯锭的制备
首先采用真空感应熔炼获得铜镍合金铸锭，其中铜的原子百分含量为58％，然后再进行二次真空感应熔炼，并在所述铜镍合金铸锭中加入硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％～0.04％，然后对获得的铜镍合金铸锭进行变形量为55％～65％的热轧并进行空冷，热轧温度为900℃～1100℃，得到初始合金坯锭；
(2)初始合金坯锭的冷轧
对步骤(1)中的所述初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为90％～93％，得到厚度为50μm～70μm的冷轧基带；
(3)冷轧基带的再结晶热处理
将步骤(2)得到的所述冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，退火工艺为在980℃～1050℃条件下保温55min，其中氢气的体积占混合气体总体积的6％，得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，其中，步骤(1)中在所述铜镍合金铸锭中加入硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％、0.03％或0.04％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，其中，步骤(1)中热轧温度为900℃、1000℃或1100℃。
4.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，其中，步骤(2)中总变形量为90％或93％，得到的冷轧基带的厚度为50μm或70μm。
5.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，其中，步骤(3)中的退火工艺是在980℃、1020℃或1050℃条件下保温55min。
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