一種提高無磁性織構銅鎳合金復合基帶機械強度的方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種提高無磁性織構銅鎳合金復合基帶機械強度的方法，屬于強化高溫涂層超導體用織構金屬基帶技術領域。
【背景技術】
[0002]自1987年YBa2Cu3O7-S高溫超導材料被發現以來，減少其制作難度，使其易于工業化生產成為了科學家們主要的研究方向，高溫涂層超導體材料是一種具有卓越性能的功能材料，而獲得高性能的韌性金屬基底是制備性能優良的高溫涂層超導體線帶材的基礎。目前，Ni5W合金基帶已經商業化生產，但是由于其在液氮溫區具有鐵磁性，在交流電的應用中會造成磁滯損耗，制備無磁性、高強度織構金屬基帶是涂層超導用織構金屬基帶發展的重要方向。研究表明，隨著W原子含量的升高，鎳鎢合金基帶的居里溫度逐漸降低，機械強度逐漸升高，但是當W原子百分含量大于5%之后難以通過傳統的織構金屬基帶制備方法在鎳鎢合金基帶表面得到強立方織構。研究發現，銅的含量在54 at.%以上時，銅鎳合金基帶在液氮溫區下是無鐵磁性的，并且銅的價格相對鎳和鎢較便宜，但是銅鎳合金基帶的屈服強度較低，為了增加銅鎳合金基帶的機械強度，公開號為CN101786352A的專利公開了一種無磁性立方織構銅基合金復合基帶的制備方法，采用冷等靜壓和放電等離子體燒結制坯路線制備得到了無磁性銅鎳復合基帶，其外層為無磁性銅鎳合金，芯層為高強度鎳鎢合金，與相應的單層銅鎳合金基帶相比，銅鎳復合基帶有效提高了基帶的整體機械強度，但是該專利中采用冷等靜壓壓制后需要高溫長時間的熱處理，增加了生產成本，并且采用冷等靜壓制坯路線得到的復合坯錠表面致密性較差，不利于后續外延生長高性能的過渡層和超導層;放電等離子體燒結的設備較復雜，維護費用較高，不適合工業化生產，因此，如何成功制備低成本的高性能銅鎳復合基帶是工業化生產織構金屬基帶面臨的一個新的挑戰。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供了一種提高無磁性織構銅鎳合金復合基帶機械強度的方法，該方法改善了單層銅鎳合金基帶的機械強度，降低了生產成本，制備出了無鐵磁性、高強度、強立方織構銅鎳合金復合基帶。
[0004]本發明為實現上述目的采用如下技術方案，一種提高無磁性織構銅鎳合金復合基帶機械強度的方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟SlOO:初始銅鎳合金復合還錠的制備
步驟SlOl:采用真空感應熔煉分別獲得鎳的重量百分含量為55%?57%的銅鎳合金鑄錠和鎢的原子百分含量為8.2%?8.7%的鎳鎢合金鑄錠；
步驟S102:分別對步驟SlOl得到的銅鎳合金鑄錠和鎳鎢合金鑄錠進行高溫鍛造及熱乳；
步驟S103:將經過步驟S102處理的熱乳銅鎳合金鑄錠和鎳鎢合金鑄錠均切割成長X寬X高為15mm X 1mmX 1.5mm的長方體，再用200#水砂紙對熱乳銅鎳合金鑄錠和鎳鎢合金鑄錠進行表面打磨得到銅鎳合金還錠和鎳媽合金還錠；
步驟S104:將經過步驟S103處理過的銅鎳合金坯錠和鎳鎢合金坯錠分別定義為A和B，將A和B按照A-B-A的順序疊放在一起，最后采用點焊或滾焊沿合金坯錠的四周將三層合金還錠焊接在一起得到初始銅鎳合金復合還錠；
步驟S200:初始銅鎳合金復合坯錠的乳制及再結晶熱處理
步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復合坯錠進行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復合坯錠在350°C保溫I小時后進行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%;
步驟S202:對經過步驟S201處理的復合坯錠進行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為
93%；
步驟S203:將經過步驟S202處理的復合坯錠進行再結晶熱處理，熱處理工藝為:850°C保溫40?60min，最終制得無鐵磁性、高強度、強立方織構銅鎳合金復合基帶。
[0005]通過本發明的方法制備的織構銅鎳合金復合基帶具有以下特點:
1、本發明以熔煉制坯路線得到銅鎳合金作為復合坯錠的外層材料，得到的復合基帶表面致密性好；
2、本發明將內外層初始坯錠表面進行打磨，增加內外層坯錠表面的粗糙度，在溫乳過程中增強了層間結合力，避免了開裂或分層；
3、采用點焊或滾焊的方法將三層合金坯錠焊接在一起得到初始銅鎳合金復合坯錠，操作方法簡單、實用且成本低廉，適用于工業化生產；
4、采用溫乳進行大道次變形量，實現較大乳制力乳制，更容易乳制成功，增加了成材率；
5、本發明采用的再結晶工藝使內外層原子進行互擴散進而獲得整體無磁性的強立方織構銅鎳復合基帶。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發明實施例1制得的銅鎳合金復合基帶表面的(001)面極圖；
圖2是本發明實施例2制得的銅鎳合金復合基帶表面的(001)面極圖。
【具體實施方式】
[0007]以下結合實施例進一步描述本發明。應該指出，本發明并非局限于下述各實施例。
[0008]實施例1
步驟SlOO:初始銅鎳復合還錠的制備
步驟SlOl:采用真空感應熔煉分別獲得鎳的重量百分含量為56%的銅鎳合金鑄錠和鎢的原子百分含量為8.3%的鎳媽合金鑄錠；
步驟S102:分別對步驟SlOl中得到的兩種合金鑄錠進行高溫鍛造及熱乳；
步驟S103:將經過步驟S102處理的兩種熱乳合金鑄錠均切割成長X寬X高為15mm X1mmX 1.5mm的長方體，用200#水砂紙對兩種熱乳合金鑄錠表面打磨后得到銅鎳合金坯錠和鎳鎢合金坯錠；
步驟S104:將經過步驟S103處理過的銅鎳合金坯錠和鎳鎢合金坯錠分別定義為A和B，將A和B按照A-B-A的順序疊放在一起，最后采用點焊或滾焊沿合金坯錠的四周將三層合金還錠焊接在一起得到初始銅鎳合金復合還錠；
步驟S200:初始銅鎳合金復合坯錠的乳制及再結晶熱處理
步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復合坯錠進行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復合坯錠在350°C保溫I小時后進行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%;
步驟S202:對經過步驟S201處理的復合坯錠進行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為
93%；
步驟S203:將經過步驟S202處理的復合坯錠進行再結晶熱處理，熱處理工藝為:850°C保溫45min，最終制得無鐵磁性、高強度、強立方織構銅鎳合金復合基帶。
[0009]該銅鎳合金復合基帶表面的(001)面極圖如圖1所示，制得的銅鎳合金復合基帶在室溫下的屈服強度為225MPa，與相應的單層銅鎳合金基帶相比屈服強度得到了明顯的改塞口 ο
[0010]實施例2
步驟SlOO:初始銅鎳合金復合還錠的制備
步驟SlOl:采用真空感應熔煉分別獲得鎳的重量百分含量為57%的銅鎳合金鑄錠和鎢的原子百分含量為8.7%的鎳鎢合金鑄錠；
步驟S102:分別對步驟SlOl得到的兩種合金鑄錠進行高溫鍛造及熱乳；
步驟S103:將經過步驟S102處理的兩種熱乳合金鑄錠均切割成長X寬X高為15mm X1mmX 1.5mm的長方體，用200#水砂紙對兩種熱乳鑄錠表面打磨后得到銅鎳合金坯錠和鎳媽合金還；
步驟S104:將經過步驟S103處理過的銅鎳合金坯錠和鎳鎢合金坯錠分別定義為A和B，將A和B按照A-B-A的順序疊放在一起，最后采用點焊或滾焊沿合金坯錠的四周將三層合金還錠焊接在一起得到初始銅鎳合金復合還錠；
步驟S200:初始銅鎳合金復合坯錠的乳制及再結晶熱處理
步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復合坯錠進行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復合坯錠在350°C保溫I小時后進行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%;
步驟S202:對經過步驟S201處理的復合坯錠進行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為
93%；
步驟S203:將經過步驟S202處理的復合坯錠進行再結晶熱處理，熱處理工藝為:850°C保溫60min，最終制得無鐵磁性、高強度、強立方織構銅鎳合金復合基帶。
[0011]該銅鎳合金復合基帶表面的(001)面極圖如圖2所示，制得的銅鎳合金復合基帶在室溫下的屈服強度為237MPa，與相應的單層銅鎳合金基帶相比屈服強度得到了明顯的改塞口 ο
[0012]以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的范圍內。
【主權項】
1.一種提高無磁性織構銅鎳合金復合基帶機械強度的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟SlOO:初始銅鎳合金復合還錠的制備 步驟SlOl:采用真空感應熔煉分別獲得鎳的重量百分含量為55%?57%的銅鎳合金鑄錠和鎢的原子百分含量為8.2%?8.7%的鎳鎢合金鑄錠； 步驟S102:分別對步驟SlOl得到的銅鎳合金鑄錠和鎳鎢合金鑄錠進行高溫鍛造及熱乳； 步驟S103:將經過步驟S102處理的熱乳銅鎳合金鑄錠和鎳鎢合金鑄錠均切割成長X寬X高為15mm X 1mmX 1.5mm的長方體，再用200#水砂紙對熱乳銅鎳合金鑄錠和鎳鎢合金鑄錠進行表面打磨得到銅鎳合金還錠和鎳媽合金還錠； 步驟S104:將經過步驟S103處理過的銅鎳合金坯錠和鎳鎢合金坯錠分別定義為A和B，將A和B按照A-B-A的順序疊放在一起，最后采用點焊或滾焊沿合金坯錠的四周將三層合金還錠焊接在一起得到初始銅鎳合金復合還錠； 步驟S200:初始銅鎳合金復合坯錠的乳制及再結晶熱處理 步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復合坯錠進行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復合坯錠在350°C保溫I小時后進行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%; 步驟S202:對經過步驟S201處理的復合坯錠進行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為93%； 步驟S203:將經過步驟S202處理的復合坯錠進行再結晶熱處理，熱處理工藝為:850°C保溫40?60min，最終制得無鐵磁性、高強度、強立方織構銅鎳合金復合基帶。
【專利摘要】本發明公開了一種提高無磁性織構銅鎳合金基帶機械強度的方法，屬于強化高溫涂層超導體用織構金屬基帶技術領域。本發明的技術方案要點主要包括初始銅鎳合金復合坯錠的制備和初始銅鎳合金復合坯錠的軋制及再結晶熱處理。本發明操作方法簡單、實用且成本低廉，適用于工業化生產，最終制得了無鐵磁性、高強度、強立方織構銅鎳合金復合基帶。
【IPC分類】C22F1/10, B21B1/38, C22C1/03, B21B3/00, B21B1/02
【公開號】CN105562430
【申請號】CN201510988105
【發明人】劉志勇, 黎文峰, 楚莊, 楊楓, 何庭偉
【申請人】河南師范大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月28日