CN107267901B - 一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法 - Google Patents

一种高强度无铁磁性织构Ni-W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Ni‑W合金基带的制备方法。首先采用真空感应熔炼获得钨的原子百分比为17％～22％的镍钨合金铸锭，然后以获得的镍钨合金铸锭为原材料再通过连铸连轧工艺获得初始合金坯锭；将上述得到的初始合金坯锭进行固溶处理，然后将处理后的初始合金坯锭放入热处理炉保温10min后淬火；将上述得到的合金坯锭去掉氧化皮，然后冷轧至100μm～150μm厚，冷轧变形量为77％～83％，得到镍钨合金冷轧基带；将上述得到的镍钨合金冷轧基带进行时效热处理；将上述时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶退火，保护气体为氢气。本发明制备方法制备的合金基带具有高强度、无铁磁性、较高的屈服强度，并且可以满足制备高性能涂层超导带材的要求。

Description

一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，属于高温涂层超导体用织构金属基带技术领域。
背景技术
第二代高温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。采用具有强立方织构的金属带材作为基底材料(基带)依次外延生长过渡层及超导层是制备第二代涂层超导带材的主要技术路线之一。
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。
为了获得高性能的织构金属基带，研究人员通过复合材料的制备思路获得了具有层状结构的复合基带，这种复合基带可以有效提高基带整体的力学性能，并降低磁性能，但是复合基带的制备工艺较复杂，需要制备混合粉末，工序较长，成本较高，目前也没有批量化生产。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，且基带的力学性能逐渐升高，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，钨的原子百分含量达到12％以上时无法获得单一的固溶体。
因此，如何制备高钨含量(特别是钨原子百分含量为12％以上)的金属基带是涂层超导研究领域里的重点和难点。
发明内容
本发明的实施例旨在克服以上缺陷，提供一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，其制备的合金基带具有强立方织构、无铁磁性、高强度，并且满足更多领域的应用要求。
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Ni-W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钨的原子百分比为17％～22％的镍钨合金铸锭，然后以获得的镍钨合金铸锭为原材料再通过连铸连轧工艺获得初始合金坯锭；
(2)初始合金坯锭的固溶处理
将上述得到的初始合金坯锭进行固溶处理，所述固溶处理工艺过程为：将热处理炉加热至1480℃，然后将所述初始合金坯锭放入热处理炉保温10min后淬火；
(3)合金坯锭的冷轧
将上述得到的合金坯锭去掉氧化皮，然后冷轧至100μm～150μm厚，冷轧变形量为77％～83％，得到镍钨合金冷轧基带；
(4)镍钨合金冷轧基带的时效热处理
将上述得到的镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，所述时效热处理工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃～430℃保温5～12min后随炉冷却至室温；
(5)时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理
将上述时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶退火，所述再结晶退火处理工艺过程为：随炉升温至1400℃～1430℃，保温10～12h，保护气体为氢气。
优选地，步骤(1)中采用真空感应熔炼获得的镍钨合金铸锭中钨的原子百分含量为17％、19％或22％。
优选地，步骤(3)中合金坯锭的冷轧变形量为77％、80％或83％，得到的镍钨合金冷轧基带的厚度为100μm或150μm。
优选地，步骤(4)中镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃或430℃，保温5～12min后随炉冷却至室温。
优选地，步骤(4)中镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃～430℃，保温5min或12min后随炉冷却至室温。
优选地，步骤(5)中再结晶退火处理工艺过程为：随炉升温至1400℃或1430℃，保温10h或12h。
本发明利用钨原子百分含量超过12％时会形成第二相的原理，通过固溶处理使镍和钨形成的金属间化合物充分固溶，后续采用时效处理获得弥散分布的第二相颗粒，在最后的再结晶热处理过程中第二相可以有效抑制非立方取向晶粒的长大，促进立方取向晶粒吞并非立方晶粒，最终获得强立方织构的镍钨合金基带。另外，还可以利用弥散分布的第二相来提高基带的力学性能，从而实现织构、磁性能及力学性能的协调统一。
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是实施例1中基带表面的(111)面极图；
图2是实施例2中基带表面的(111)面极图；
图3是实施例3中基带表面的(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高强度无铁磁性织构Ni-W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钨的原子百分比为17％的镍钨合金铸锭，然后以获得的镍钨合金铸锭为原材料再通过连铸连轧工艺获得初始合金坯锭；
将上述得到的初始合金坯锭进行固溶处理，工艺为：将热处理炉加热至1480℃，然后将样品快速放入加热区保温10min后淬火；其中加热区即是热处理炉；
将上述得到的合金坯锭去掉氧化皮，然后冷轧至150μm厚，冷轧变形量为80％，得到镍钨合金冷轧基带；
将上述得到的镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃保温5min后随炉冷却至室温；
将上述时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶退火，工艺过程为：随炉升温至1400℃，保温10小时，保护气体为纯氢。
该合金基带整体无铁磁性，且屈服强度为510MPa，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：
首先采用真空感应熔炼获得钨的原子百分比为19％的镍钨合金铸锭，然后以获得的镍钨合金铸锭为原材料再通过连铸连轧工艺获得初始合金坯锭；
将上述得到的初始合金坯锭进行固溶处理，工艺为：将热处理炉加热至1480℃，然后将样品快速放入加热区保温10min后淬火；
将上述得到的合金坯锭去掉氧化皮，然后冷轧至100μm厚，冷轧变形量为83％，得到镍钨合金冷轧基带；
将上述得到的镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至430℃保温12min后随炉冷却至室温；
将上述时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶退火，工艺过程为：随炉升温至1430℃，保温12小时，保护气体为纯氢。
该合金基带整体无铁磁性，且屈服强度为560MPa，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：
首先采用真空感应熔炼获得钨的原子百分比为22％的镍钨合金铸锭，然后以获得的镍钨合金铸锭为原材料再通过连铸连轧工艺获得初始合金坯锭；
将上述得到的初始合金坯锭进行固溶处理，工艺为：将热处理炉加热至1480℃，然后将样品快速放入加热区保温10min后淬火；
将上述得到的合金坯锭去掉氧化皮，然后冷轧至150μm厚，冷轧变形量为77％，得到镍钨合金冷轧基带；
将上述得到的镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至430℃保温12min后随炉冷却至室温；
将上述时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶退火，工艺过程为：随炉升温至1430℃，保温12小时，保护气体为纯氢。
该合金基带整体无铁磁性，且屈服强度为590MPa，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Ni-W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 (6)

1.一种高强度无铁磁性织构Ni-W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钨的原子百分比为17％～22％的镍钨合金铸锭，然后以获得的镍钨合金铸锭为原材料再通过连铸连轧工艺获得初始合金坯锭；
(2)初始合金坯锭的固溶处理
将上述得到的初始合金坯锭进行固溶处理，所述固溶处理工艺过程为：将热处理炉加热至1480℃，然后将所述初始合金坯锭放入热处理炉保温10min后淬火；
(3)合金坯锭的冷轧
将上述得到的合金坯锭去掉氧化皮，然后冷轧至100μm～150μm厚，冷轧变形量为77％～83％，得到镍钨合金冷轧基带；
(4)镍钨合金冷轧基带的时效热处理
将上述得到的镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，所述时效热处理工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃～430℃，保温5～12min后随炉冷却至室温；
(5)时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶热处理
将上述时效热处理后的镍钨合金冷轧基带进行再结晶退火，所述再结晶退火处理工艺过程为：随炉升温至1400℃～1430℃，保温10～12h，保护气体为氢气。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，其中，步骤(1)中采用真空感应熔炼获得的镍钨合金铸锭中钨的原子百分含量为17％、19％或22％。
3.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，其中，步骤(3)中合金坯锭的冷轧变形量为77％、80％或83％，得到的镍钨合金冷轧基带的厚度为100μm或150μm。
4.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，其中，步骤(4)中镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃或430℃，保温5～12min后随炉冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，其中，步骤(4)中镍钨合金冷轧基带进行时效热处理，工艺过程为：以200℃/min的升温速率加热至400℃～430℃，保温5min或12min后随炉冷却至室温。
6.根据权利要求1所述的一种高强度无铁磁性织构Ni-W合金基带的制备方法，其中，步骤(5)中再结晶退火处理工艺过程为：随炉升温至1400℃或1430℃，保温10h或12h。
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