CN110951995A - 一种高强度镍基合金基带的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度镍基合金基带的制备方法，首先采用垂直连铸法通过控制铸造温度、拉坯速度及冷却水温度等参数获得镍基合金铸坯，然后将铸坯在高温下通过9道次热轧至10mm厚，随后进行冷轧变形，将冷轧带材在氩氢混合气氛下进行再结晶退火获得最终的高强度、强立方织构的镍基合金基带。

Description

一种高强度镍基合金基带的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度镍基合金基带的制备方法，属于高温涂层超导带材用的织构金属基底制备领域。
背景技术
第二代高温超导体具有高的载流能力和低的交流损耗，目前制备第二代高温超导的方法主要是由涂层技术获得，在强立方织构的金属基底上外延生长过渡层及超导层，在第二代高温超导研究领域，获得高性能的韧性金属基带是制备高载流能力的涂层超导带材的关键。目前，Ni-5at.%W（Ni5W）合金材料容易获得强立方织构，但由于较低的机械强度和在液氮温区具有较高的铁磁性，仍然不能满足涂层超导带材生产制备及广泛应用的要求，更高W含量的Ni-W合金具有较高的强度，且在液氮温区无铁磁性，但难以形成强立方织构，通常需要进行温轧变形或冷轧期间多次退火，增加了生产成本，目前还未见关于更多关于低成本的适合工业化生产的高性能镍钨合金基带的报道，如何简化生产工艺获得高强度的强立方织构合金基带是目前第二代涂层超导带材研发的热点也是难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度镍基合金基带的制备方法，通过合金成分设计和特定的制备工艺，开发适合第二代涂层超导带材用的高性能金属基底带材。
本发明所提供的一种高强度镍基合金基带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）合金成分设计及坯锭的制备；
将纯度为99.99%的Ni板、纯度为99.99%的W块和纯度为99.99%的石墨作为原材料，按照W的原子百分含量为5%，C的含量为0.05%~0.1%配比，通过垂直连铸的方法获得连铸坯，厚度为150mm~200mm，其中，浇铸温度为1520℃~1550℃，拉坯速度为100mm/min，冷却水的温度控制在28℃~32℃；
（2）坯锭的热轧；
将连铸坯升温至1280℃~1300℃保温1小时后进行热轧，加热及保温过程中无保护气氛，热轧共9道次，最终热轧至10mm厚，终轧温度控制在1000℃以上，热轧后淬火处理，获得合金坯锭；
（3）合金坯锭的冷轧；对步骤（2）的热轧板表层磨或铣掉0.1mm~0.5mm厚，然后进行冷轧变形，获得厚度为40~70μm的合金带材，每道次厚度压下量控制在13%~18%；
（4）合金坯锭的再结晶退火；合金坯锭在氩氢混合气氛下氢气体积占1%~2%进行再结晶退火，具体工艺：1200℃保温20min~25min，升温速率：2~10℃/min，得到高强度镍基合金基带。
本发明的核心技术是：采用垂直连铸获得连铸坯，有利于工业化生产，合金中添加微量的碳元素可以强化合金基带，并且在热轧过程中表层发生脱碳，在最后的再结晶过程中容易在表面形成强立方织构，心部保持高强度，合金基带整体的力学性能较高。
附图说明
图1是实施例1中所得带材表面的{111}面极图。
图2是实施例2中所得带材表面的{111}面极图。
具体实施方式
实施例1
以纯度为99.99%的Ni板、纯度为99.99%的W块和纯度为99.99%的石墨为原材料，按照W的原子百分含量为5%，C的含量为0.05%配比，通过垂直连铸的方法获得连铸坯，厚度为150mm，其中，浇铸温度为1520℃，拉坯速度为100mm/min，冷却水的温度控制在28℃，将连铸坯升温至1280℃保温1小时后进行热轧，加热及保温过程中无保护气氛，热轧共9道次，最终热轧至10mm厚，终轧温度控制在1000℃以上，热轧后淬火处理，获得合金坯锭。将热轧板表层磨或铣掉0.1mm厚，然后进行冷轧变形，获得厚度为140μm的合金带材，每道次厚度压下量控制在13%。冷轧带材在氩氢混合气氛下氢气体积占1%进行再结晶退火，具体工艺：1200℃保温23min，升温速率为2℃/min，得到高强度镍基合金基带，带材表面的{111}极图如图1所示。
实施例2
以纯度为99.99%的Ni板、纯度为99.99%的W块和纯度为99.99%的石墨为原材料，按照W的原子百分含量为5%，C的含量为0.07%配比，通过垂直连铸的方法获得连铸坯，厚度为280mm，其中，浇铸温度为1530℃，拉坯速度为100mm/min，冷却水的温度控制在29℃。将连铸坯升温至1290℃保温1小时后进行热轧，加热及保温过程中无保护气氛，热轧共9道次，最终热轧至10mm厚，终轧温度控制在1000℃以上，热轧后淬火处理。将热轧板表层磨或铣掉0.3mm厚，然后进行冷轧变形，获得厚度为60μm的合金带材，每道次厚度压下量控制在15%。冷轧带材在氩氢混合气氛下氢气体积占1.5%进行再结晶退火，具体工艺：1200℃保温23min，升温速率为6℃/min，得到高强度镍基合金基带，带材表面的{111}极图如图1所示。
实施例3
以纯度为99.99%的Ni板、纯度为99.99%的W块和纯度为99.99%的石墨为原材料，按照W的原子百分含量为5%，C的含量为0.1%配比，通过垂直连铸的方法获得连铸坯，厚度为200mm，其中，浇铸温度为1550℃，拉坯速度为100mm/min，冷却水的温度控制在32℃。将连铸坯升温至1300℃保温1小时后进行热轧，加热及保温过程中无保护气氛，热轧共9道次，最终热轧至10mm厚，终轧温度控制在1000℃以上，热轧后淬火处理。将热轧板表层磨或铣掉0.5mm厚，然后进行冷轧变形，获得厚度为70μm的合金带材，每道次厚度压下量控制在18%。冷轧带材在氩氢混合气氛下氢气体积占2%进行再结晶退火，具体工艺：1200℃保温25min，升温速率为10℃/min，得到高强度镍基合金基带，带材表面的{111}极图如图2所示。

Claims (1)

1.本发明所提供的一种高强度镍基合金基带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）合金成分设计及坯锭的制备：
将纯度为99.99%的Ni板、纯度为99.99%的W块和纯度为99.99%的石墨作为原材料，按照W的原子百分含量为5%，C的含量为0.05%~0.1%配比，通过垂直连铸的方法获得连铸坯，厚度为150mm~200mm，其中，浇铸温度为1520℃~1550℃，拉坯速度为100mm/min，冷却水的温度控制在28℃~32℃，坯锭热轧；
（2）连铸坯的热轧；
将连铸坯升温至1280℃~1300℃保温1小时后进行热轧，加热及保温过程中无保护气氛，热轧共9道次，最终热轧至10mm厚，终轧温度控制在1000℃以上，热轧后淬火处理，获得合金坯锭；
（3）合金坯锭的冷轧；
对步骤（2）的热轧板表层磨或铣掉0.1mm~0.5mm厚，然后进行冷轧变形，获得厚度为40~70μm的合金带材，每道次厚度压下量控制在13%~18%；
（4）冷轧带材的再结晶退火，坯锭的再结晶退火；
冷轧带材在氩氢混合气氛下氢气体积占1%~2%进行再结晶退火，具体工艺：1200℃保温20min~25min，升温速率：2~10℃/min，得到高强度镍基合金基带。
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