CN1239725C - 无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种多晶立方织构无磁性铜镍合金基带，其特征在于：该铜镍合金基带中的镍的重量百分比为15%-40%，该基带在涂层超导带材应用条件下不具有磁性；该基带具有单一组分立方织构或双轴织构{100}<001>。其方法将高纯度铜和镍采用中频感应熔炼成锭坯；室温下锻造成坯料；定向轧制总加工率≥95%，道次变形量为10%-20%；高温高真空或者N2中结晶退火，退火温度为750℃-1000℃。该基带以满足在此类基带上外延生长高质量钇钡铜氧YBCO厚膜的需要。

Description

无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法
技术领域
本发明是一种无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法，涉及高温超导涂层导体基带用材及其制造方法。
背景技术
在高温超导涂层导体的实用化研制过程中，人们在多晶金属基带上涂覆高温超导厚膜制成线、带材。制备出具有良好立方织构的基带是制备高温超导涂层体的前提。在此之前很多工作都是在纯Ni立方织构基带上完成的，其抗氧化性很好，并且易于通过控制轧制与退火工艺获得千米长度的立方织构带。但由于纯Ni中高的居里温度(623K)和它的磁性能，在输送交流电过程中会增加磁滞损耗，在一定传输频率下，最大电流密度Jmax远小于临界电流密度Jc，限制了它在交流传输与变压器等中的应用。因此本发明提出了一种制备无磁性立方织构基带及其制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法，能够制造出具有极强{100}<001>立方织构的无磁性铜镍合金基带，以满足在此类基带上外延生长高质量钇钡铜氧YBCO厚膜的需要。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：这种多晶立方织构无磁性铜镍合金基带中的镍的重量百分比为15％-40％，该基带在涂层超导带材应用条件下不具有磁性；该基带具有单一组分立方织构或双轴织构{100}<001>。
本发明的无磁性立方织构铜镍合金基带的制备方法包括下述步骤：
(1)将纯度为≥99.99％的原材料铜和镍按镍的含量为15重量％-40重量％进行配比后，采用中频感应熔炼制成锭坯；
(2)将熔炼制成的锭坯在室温下锻造成坯料；
(3)将坯料清洗后进行定向轧制，总加工率≥95％，道次变形量为10％-20％；
(4)超声清洗后在1.0×10-4帕-1.0×10-3帕的真空下或者保护性气体中再结晶退火，退火温度为750℃-1000℃，退火保温时间为1-2小时。
在上述定向轧制步骤中，优选方案是总加工率≥98％。
在上述高温高真空下或者保护性气体中再结晶退火步骤中，保护性气体为N2、或H2。
实验证明：采用本发明提供的一种无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法，能够重复制造出具有极强{100}<001>立方织构的无磁性铜镍合金基带材料，以满足在此类基带上制备缓冲层及高温超导涂层导体的需要。其生产方法技术简单实用，易于规模化生产，本发明的方法应用前景良好。
本发明的一种无磁性立方织构铜镍合金基带及其制备方法，首先将纯度为≥99.99％的铜、镍原材料采用中频感应熔炼法进行配比熔炼制成锭坯；再将锭坯在室温下锻造成一定尺寸坯料；将坯料表面清洗后进行定向轧制，加工率大于98％，道次加工率小于20％；清洗后进行高温高真空退火，真空度达到1.0×10-4帕-1.0×10-3帕，或者在N2、或H2等保护性气体中进行退火，退火温度为750℃-1000℃，退火保温时间为1-2小时；在真空中或者在N2等保护气体中冷却至室温。
用本发明的方法生产的一种用于外延生长高温超导涂层导体的立方织构铜镍合金基带，具有单一立方织构{100}<001>。多晶基带(111)面φ扫描FWHM(半高宽)为10°。
在本发明方法工艺中有几个应注意的地方：
在轧制过程中必须采用单向轧制，若更换轧制方向则会造成立方织构发生漫散，降低立方织构的质量，表现为φ扫描FWHM(半高宽)增大。
轧制过程的总加工率越大越好，至少要超过95％，本方法中总加工率优选方案≥98％；同时，轧制的道次加工率控制在20％以下。在轧制过程中，道次的增加、道次加工率的降低使所有的晶粒都受到轧制力的作用，参与转变过程，使基带形变均匀，也不会产生应力集中。有利于轧制织构即C和S织构组分的形成和强化。而C和S织构组分对于在退火过程中形成强立方织构起决定性作用。
在再结晶退火过程中，退火温度、保温时间等因素对立方织构的形成都起很重要的作用。退火温度应选择在较高温区但应避免发生二次再结晶，对于本发明所采用铜镍合金材料选择在750℃-1000℃温区退火可获得强的立方织构。
附图说明
图1为采用本发明的方法生产的无磁性铜镍合金基带的(111)极图；
图2为采用本发明的方法生产的无磁性铜镍合金基带的(111)面φ扫描图；
图3为采用本发明的方法生产的无磁性铜镍合金基带的ODF图
具体实施方式
实施例1
采用中频熔炼将高纯镍和高纯铜配比成铜基合金(Ni∶Cu＝15∶85)；在室温下锻造成10mm厚的坯料；采用室温冷轧将坯料进行定向轧制，总加工率为98.2％，道次平均加工率20％；清洗后真空退火，退火温度为750℃，保温时间为1小时；在真空中冷却至室温。
实施例2
采用中频熔炼将高纯镍和高纯铜配比成铜基合金(Ni∶Cu＝15∶85)；在室温下锻造成10mm厚的坯料；采用室温冷轧将坯料进行定向轧制，总加工率为98.1％，道次平均加工率18％；清洗后真空退火，退火温度为900℃，保温时间为1小时；在真空中冷却至室温。
实施例3
采用中频熔炼将高纯镍和高纯铜配比成铜基合金(Ni∶Cu＝30∶70)；在室温下锻造成10mm厚的坯料；采用室温冷轧将坯料进行定向轧制，总加工率为98％，道次平均加工率15％；清洗后真空退火，退火温度为850℃，保温时间为2小时；在真空中冷却至室温。
实施例4
采用中频熔炼将高纯镍和高纯铜配比成铜基合金(Ni∶Cu＝30∶70)；在室温下锻造成10mm厚的坯料；采用室温冷轧将坯料进行定向轧制，总加工率为98％，道次平均加工率10％；清洗后真空退火，退火温度为1000℃，保温时间为1.5小时；在真空中冷却至室温。
上述实施例3中所生产的无磁性铜镍合金基带的(111)极图如图1所示；(111)面φ扫描图如图2所示，其中，多晶基带(111)面φ扫描FWHM(半高宽)为10°；ODF图如图3所示。

Claims (4)

1、一种多晶立方织构无磁性铜镍合金基带，其特征在于：该铜镍合金基带中的镍的重量百分比为15％-40％，该基带在涂层超导带材应用条件下不具有磁性；该基带具有单一组分立方织构或双轴织构{100}<001>。
2、一种制备权利要求1所述的多晶立方织构无磁性铜镍合金基带的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
(1)将纯度为≥99.99％的原材料铜和镍按镍的含量为15重量％-40重量％进行配比后，采用中频感应熔炼制成锭坯；
(2)将熔炼制成的锭坯在室温下锻造成坯料；
(3)将坯料清洗后进行定向轧制，总加工率≥95％，道次变形量为10％-20％；
(4)超声清洗后在1.0×10-4帕-1.0×10-3帕的真空下或者保护性气体中再结晶退火，退火温度为750℃-1000℃，退火保温时间为1-2小时。
3、根据权利要求2所述的制备多晶立方织构无磁性铜镍合金基带的方法，其特征在于：在上述定向轧制步骤中，总加工率≥98％。
4、根据权利要求2或3所述的制备多晶立方织构无磁性铜镍合金基带的方法，其特征在于：在上述真空下或者保护性气体中再结晶退火步骤中，保护性气体为N2、或H2。
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