CN111101007B - 一种高性能镍基合金复合带材的制备方法 - Google Patents

一种高性能镍基合金复合带材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，包括以下步骤：(1)复合坯锭的制备；(2)坯锭的冷轧；(3)冷轧带材的再结晶退火，最终得到高性能镍基合金复合带材。本发明的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法通过采用连续挤压的方法获得高钨含量的镍钨复合带材，层间界面结合力较好，同时，连续挤压使表层组织均匀、细小，冷轧过程中形成有利的形变织构，有利于后续再结晶退火从而获得强立方织构的镍基合金复合带材。

Description

一种高性能镍基合金复合带材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度、无铁磁性的强立方织构镍基合金复合带材的制备方法，属于高温涂层超导带材用的织构金属基带技术领域。
背景技术
第二代高温超导带材具有优越的物理性能，在电力、交通及军事等领域有着潜在的应用价值。第二代高温超导带材是由多层结构复合而成，由高强度金属作为基底，外延生长过渡层及超导层薄膜，对于高性能超导带材而言，高性能基底带材的制备是关键技术之一，高性能的基底带材不仅需要具有强立方织构，还应具有优良的力学性能，同时在液氮温区无铁磁性。
目前通过特殊的加工方式可以获得高钨含量的镍钨合金带材，表现为优良的综合性能，但钨原子百分含量通常在9％以内，钨含量更高的镍钨合金带材还难以实现强立方织构的获得，镍钨合金带材作为涂层超导带材的基底材料，其力学性能仍有待于进一步提高。
层状复合材料是一种具有潜力的替代传统基底的材料体系，新型复合带材的开发是拓展涂层超导带材应用领域的基础，目前，复合带材的制备及合金体系的开发是新型复合带材的研发重点。
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，提供一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其通过新型的复合带材的设计思路和制备方法，开发适合高温超导材料用的高性能金属基底带材。
为了解决以上问题，本发明提供了一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，包括以下步骤：
(1)复合坯锭的制备
首先采用真空感应熔炼制备Ni-9at.％W和Ni-12at.％W合金坯锭，将两种合金坯锭均直接热轧至15mm厚，其中热轧温度为1280℃，然后以Ni-9at.％W热轧板为表层材料，Ni-12at.％W热轧板为芯层材料，将各层逐步放置，通过连续挤压的方法获得10mm～15mm厚的Ni-9at.％W/Ni-12at.％W/Ni-9at.％W三层结构的复合带材；
(2)坯锭的冷轧
对步骤(1)中复合后的坯锭进行冷轧变形，获得厚度为80～100μm的合金基带，每道次厚度压下量控制在5％～20％；
(3)冷轧带材的再结晶退火
将步骤(2)中得到的冷轧带材在气体保护条件下进行再结晶退火，具体工艺为以5～10℃/min的升温速率升温至1200℃保温60min～120min，最终得到高强度、无铁磁性的具有强立方织构的镍钨复合带材。
优选地，步骤(2)还包括：冷轧带材的中间退火工艺
在步骤(2)的冷轧过程中加入低温退火，具体工艺为将坯锭冷轧至5mm厚时在480℃条件下保温30min～60min，然后在冷轧至1mm厚时在400℃条件下保温20min～50min。
优选地，步骤(1)中通过连续挤压的方法获得10mm、12mm或15mm厚的Ni-9at.％W/Ni-12at.％W/Ni-9at.％W三层结构的复合带材。
优选地，步骤(2)中对复合后的坯锭进行冷轧变形，获得厚度为80μm、90μm或100μm的合金基带，每道次厚度压下量控制在5％～20％。
优选地，步骤(2)中每道次厚度压下量控制在5％、10％、15％或20％。
优选地，步骤(3)中的再结晶退火工艺为以5℃/min的升温速率升温至1200℃保温120min。
优选地，步骤(3)中的再结晶退火工艺为以10℃/min的升温速率升温至1200℃保温60min。
优选地，步骤(3)是在氮气、氢气或氢氮混合气体保护作用下进行再结晶退火。
优选地，步骤(3)是在氩氢混合气体保护作用下进行再结晶退火。
优选地，在步骤(2)的冷轧过程中加入低温退火，具体工艺为将坯锭冷轧至5mm厚时在480℃条件下保温30min、40min或60min，然后在冷轧至1mm厚时在400℃条件下保温20min、30min或50min。
本发明的高性能镍基合金复合带材的制备方法相对于现有技术具有如下有益效果：
本发明通过采用连续挤压的方法获得高钨含量的镍钨复合带材，层间界面结合力较好，同时，连续挤压使表层组织均匀、细小，冷轧过程中形成有利的形变织构，有利于后续再结晶退火从而获得强立方织构的镍基合金复合带材。
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中所得带材表面的{001}面极图；
图2是实施例2中所得带材表面的{001}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性能镍基合金复合带材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法获得Ni-9at.％W和Ni-12at.％W合金坯锭，将两种铸锭均直接热轧至15mm厚，其中热轧温度为1280℃，然后以Ni-9at.％W热轧板为表层材料，作为上下层，Ni-12at.％W热轧板为芯层材料，采用连续挤压的方法获得12mm厚的Ni-9at.％W/Ni-12at.％W/Ni-9at.％W三层结构的复合带材；
对复合后的坯锭进行冷轧变形，获得厚度为80μm的合金基带，每道次厚度压下量控制在5％～20％；
在上述的冷轧过程中加入低温退火，具体工艺为冷轧至5mm厚时在480℃保温30min，然后在冷轧至1mm厚时在400℃保温20min；
冷轧基带在保护气氛下进行再结晶退火，具体工艺为以10℃/min的升温速率升温至1200℃保温60min，最终得到高强度、无铁磁性的具有强立方织构的镍钨复合带材。
该合金复合带材表面的{001}面极图如图1所示，由图1可知，该合金复合带材具有强立方织构。
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法获得Ni-9at.％W和Ni-12at.％W合金坯锭，将两种铸锭均直接热轧至15mm厚，其中热轧温度为1280℃，然后以Ni-9at.％W热轧板为表层材料，作为上下层，Ni-12at.％W热轧板为芯层材料，采用连续挤压的方法获得10mm厚的Ni-9at.％W/Ni-12at.％W/Ni-9at.％W三层结构的复合带材；
对复合后的坯锭进行冷轧变形，获得厚度为80μm的合金基带，每道次厚度压下量控制在5％～20％；
在上述的冷轧过程中加入低温退火，具体工艺为冷轧至5mm厚时在480℃保温40min，然后在冷轧至1mm厚时在400℃保温30min；
冷轧基带在保护气氛下进行再结晶退火，具体工艺为以5℃/min的升温速率升温至1200℃保温120min，最终得到高强度、无铁磁性的具有强立方织构的镍钨复合带材。
该合金复合带材表面的{001}面极图如图2所示，由图2可知，该合金复合带材具有强立方织构。
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。
对于本发明的高性能镍基合金复合带材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 (9)

1.一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，包括以下步骤：
(1)复合坯锭的制备
首先采用真空感应熔炼制备Ni-9at.％W和Ni-12at.％W合金坯锭，将两种合金坯锭均直接热轧至15mm厚，其中热轧温度为1280℃，然后以Ni-9at.％W热轧板为表层材料，Ni-12at.％W热轧板为芯层材料，将各层逐步放置，通过连续挤压的方法获得10mm～15mm厚的Ni-9at.％W/Ni-12at.％W/Ni-9at.％W三层结构的复合带材；
(2)坯锭的冷轧
对步骤(1)中复合后的坯锭进行冷轧变形，获得厚度为80～100μm的合金基带，每道次厚度压下量控制在5％～20％；
(3)冷轧带材的再结晶退火
将步骤(2)中得到的冷轧带材在气体保护条件下进行再结晶退火，具体工艺为以5～10℃/min的升温速率升温至1200℃保温60min～120min，最终得到高强度、无铁磁性的具有强立方织构的镍钨复合带材；
步骤(2)还包括：冷轧带材的中间退火工艺
在步骤(2)的冷轧过程中加入低温退火，具体工艺为将坯锭冷轧至5mm厚时在480℃条件下保温30min～60min，然后在冷轧至1mm厚时在400℃条件下保温20min～50min。
2.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(1)中通过连续挤压的方法获得10mm、12mm或15mm厚的Ni-9at.％W/Ni-12at.％W/Ni-9at.％W三层结构的复合带材。
3.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(2)中对复合后的坯锭进行冷轧变形，获得厚度为80μm、90μm或100μm的合金基带，每道次厚度压下量控制在5％～20％。
4.根据权利要求3所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(2)中每道次厚度压下量控制在5％、10％、15％或20％。
5.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(3)中的再结晶退火工艺为以5℃/min的升温速率升温至1200℃保温120min。
6.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(3)中的再结晶退火工艺为以10℃/min的升温速率升温至1200℃保温60min。
7.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(3)是在氮气、氢气或氢氮混合气体保护作用下进行再结晶退火。
8.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，步骤(3)是在氩氢混合气体保护作用下进行再结晶退火。
9.根据权利要求1所述的一种高性能镍基合金复合带材的制备方法，其中，在步骤(2)的冷轧过程中加入低温退火，具体工艺为将坯锭冷轧至5mm厚时在480℃条件下保温30min、40min或60min，然后在冷轧至1mm厚时在400℃条件下保温20min、30min或50min。
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