專利名稱：：具有再結晶立體紋理結構的鎳基半制品和它的制造方法與應用的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一處具有再結晶立體紋理(立紋)結構的鎳基半制品和它的制造方法。該半制品例如可適于作為具有高微結構取向的物理化學鍍層用的襯底，這種襯底例如可作為陶瓷鍍層的底基，它們在高溫超導領域獲得應用，在該情況下的用途有超導磁體、變壓器、馬達、X-射線層析照像或超導電流傳導路徑。已知具有立體面心晶格的多晶體金屬如鎳、銅和鋁，在先經軋制強力冷加工變形之后，隨即進行的再結晶可形成具有立方位的清晰紋理結構(G.WassermannTexturenmetallischerwerkstoffespringer，Berlin1939)。用這種方法進行紋理結構化的金屬帶材，特別是鎳帶材，也可用作金屬鍍層、陶瓷緩沖層和陶瓷超導層的襯底(US5,741,377)。這種金屬帶材是否適于作為基底材料取決于在成層工藝工作溫度范圍所達到的紋理化程度和紋理結構的穩定性。制造Ni-Cr、Ni-Cr-V、Ni-Cu和相類似合金的高溫超導體的紋理結構化的半制品已是熟知的(US5,964,966；US6,106,615)。為這一應用目的的含Mo和W的Ni-合金也是已知的(DE10005861C1)。已知的半成品有如下的缺點-鎳在冷加工成形和再結晶退火之后，有強烈形成粗晶粒結構的趨勢，這對實現高立紋結構是有害的，-冷加工成形的Ni帶材在再結晶一熱處理時，特別是在高溫(800至1150℃)有強烈形成晶界溝的趨勢，-晶界溝能嚴重阻礙高度雙向性立紋結構的形成，-具有晶界溝的基底材料不太適合作為外延生長的沉積層，例如緩沖層和超導層。本發明的任務是開發鎳基的半制品，它用作具有高度微結構取向的物理化學鍍層的襯底，并能改善其應用性能，該半制品特別顯示其熱穩定的高度立紋結構，并能大大防止晶界溝的形成。在本項目中還包括開發這種半制品的一種制造方法。此項任務的解決在于，該半制品的材料在微合金區含有添加銀，基含量最大為0.3原子％。按本發明有目的的設計結構為可含有合金元素Mo和/或W的鎳合金。按本發明在該半制品上可含有＞90％具有紋理組成的立紋結構化的NiO-層，該層膜可作為擴散屏障和能夠尤其是在氧化條件下產生高質量的鍍層。在具有按本發明的添加銀時，能促進高度立紋結構的形成，并在半制品的鎳表面上避免由于熱而產生晶界溝，此外，附加銀還能在半制品上使高度具備立紋結構的NiO-層的成長。按本發明制造半制品的工藝方法，其特征在于，先以熔融冶金或粉末冶金法，包括機械法制造的合金的途經制成半制品，它是由工業級純鎳或鎳合金在微合金區含有添加銀組成的，其銀的最大含量為0.3原子％，而后，將該半制品借助一熱加工成形，隨即再用強力冷加工成形法加工成厚度縮減＞80％的帶材或扁絲，最后將此半制品進行再結晶退火，而得到立體紋理結構。在再結晶退火過程中或之后，可按本發明將制備的半制品在一氧化氣氛中經熱處理使達到立紋結構化的NiO-層成長的目的。該半制品可按本發明用作具有高度微結構化取向的物理化學鍍層，特別是用于制造線狀或帶狀高溫超導體的襯底。借助下面的實施例對本發明作進一步闡明。這些舉例顯示出本發明作了成功的試驗，一部分試驗結果匯集在圖1和圖2以及在下列表1中。實施例1在純度為99.9原子％Ni的工業純鎳中加入合金元素0.01原子％的銀澆鑄在一錠模中，將鑄錠在1000℃軋成尺寸為(22×22)mm2的方形材，經均質化退火和淬火，然后對該方形材進行切削精加工，以便通過軋制得到能用于下述軋制冷加工成形的無缺陷的表面，冷軋過程以厚度縮減超過80％進行軋制，此處為99.6％。制成的鎳帶材的厚度為80μm和是高度軋制紋理結構化的，對其在非氧化的氣氛中于500℃進行30分鐘的退火處理。從圖1的圖像中可觀察到，結果呈非常清晰的再結晶立紋結構，具有立體方位的晶粒組成為98％和小角晶界的組成也是98％。X-射線繞射(III)-極強的半值寬度FWHM＝4.4°。實施例2在純度為99.9原子％Ni的工業純鎳中加入合金元素0.01原子％銀，使其在真空感應爐中熔融，并澆鑄在一錠模中，將鑄錠在1000℃時軋成尺寸為(22×22)mm2的方形材，經均質化退火和淬火，然后對該方形材進行切削精加工，以便通過軋制得到能用于下述軋制冷加工成形的無缺陷的表面，冷軋過程以厚度縮減超過80％進行軋制，此處為99.6％，制成的鎳帶材的厚度為80μm和是高度軋制紋理結構化的，對其在還原氣氛中于550℃進行30分鐘的退火處理。結果是近乎完全再結晶立紋結構化的，而后將此帶材移入純氧氣體中于1150℃經5分鐘氧化處理。生成的氧化鎳層具有立紋結構，其中97％的細粒呈立體方位，其紋理結構與鎳帶材的紋理結構相比旋轉45°(參見圖2)，(III)-極的FWHM值為6.2°。實施例3在純度為99.9原子％Ni的工業純鎳中加入合金元素0.1％銀，澆鑄在一錠模中。將鑄錠在1100℃軋制成尺寸為(22×22)mm2的方形材，經均質化退火和淬火后，對該方形材進行切削精加工，以便通過軋制得到能用于下述軋制冷加工成形的無缺陷的表面，冷軋過程以厚度縮減超過85％進行軋制，制成的鎳帶厚度為3mm，繼而在850℃退火處理30分鐘進行再結晶，此后將表面凈化，并繼續冷加工成80μm厚的帶材，為得到立紋結構最后在850℃的還原氣氛中退火45分鐘以上。實施例4在工業純鎳粉中加入4.0原子％的鎢粉和0.1原子％銀粉進行粉末冶金加工，經壓制、回火熱處理和熱成形之后，得到(12×12)mm2的條材，表面進行切削精加工，以便獲得能用于下述軋制冷加工的無缺陷的表面。用(10×10)mm2原始尺寸冷軋，制品的厚度尺寸為80μm，去掉和廢棄帶材的邊緣部分，然后將獲得的鎳帶先在550℃的還原氣氛中退火處理30分鐘實現再結晶，然后將此帶材在1100℃的還原氣氛中進行第二次退火處理8分鐘以上，以便調整承受高熱負荷的立體方位。下列表1中列出本發明添加銀的5和6號基底數據，以FWHM(III)一值與目前技術現狀(基底1至4號)相比，呈現有利的影響。表1<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="746">底基FWHM(III)數值再結晶550℃，30分鐘再結晶850℃，30分鐘1Ni2Ni+0.1原子％Mo3Ni+0.1原子％W4Ni5Ni+0.05原子％Ag6Ni+0.01原子％Ag8.3°7.4°8.8°7.9°4.8°4.4°-7.2°8.6°6.8°5.1°5.3°</table></tables>權利要求書(按照條約第19條的修改)1.由工業純鎳或鎳合金構成的具有再結晶立紋結構的鎳基帶狀或扁絲形的半制品，其特征在于，該材料在微合金區含有添加銀，其最大含量為0.01原子％至0.3原子％。2.按權利要求1的半制品，其特征在于，鎳合金中含有作為合金元素的Mo和/或W。3.按權利要求1或2的半制品，其特征在于，在半制品上存在立紋結構化的NiO-層，其紋理結構組成＞90％。4.按權利要求1或2的半制品制造工藝方法，其特征在于，先用熔融冶金或粉末冶金法，其中包括機械法制造的合金的途徑制成半制品，它是由工業純鎳或鎳合金構成的，其中在微合金區含有添加銀，最大含量為0.3原子％。然后將此半制品借助熱加工成形和相繼進行的強力冷加工制成厚度縮減＞80％的帶材或扁絲，最后使該半制品經再結晶化的退火，以產生立紋結構。5.按權利要求4的工藝方法，其特征在于，為達到立紋結構化的NiO-層成長的目的，將半制品在再結晶的退火過程中或其后用一氧化氣氛進行熱處理。6.按權利要求1至3之一的半制品在作為具有高度微結構取向的物理-化學鍍層的襯底中的用途，特別是用于制造扁絲形或帶狀的高溫超導體。權利要求1.由工業純鎳或鎳合金構成的具有再結晶立紋結構的鎳基半制品，其特征在于，該材料在微合金區含有添加銀，其最大含量為0.3原子％。2.按權利要求1的半制品，其特征在于，鎳合金中含有作為合金元素的Mo和/或W。3.按權利要求1或2的半制品，其特征在于，在半制品上存在立紋結構化的NiO層，其紋理結構組成＞90％。4.按權利要求1或2的半制品制造工藝方法，其特征在于，先用熔融冶金或粉末冶金法，其中包括機械法制造的合金的途徑制成半制品，它是由工業純鎳或鎳合金構成的，其中在微合金區含有添加銀，最大含量為0.3原子％。然后將此半制品借助熱加工成形和相繼進行的強力冷加工制成厚度縮減＞80％的帶材或扁絲，最后使該半制品經再結晶化的退火，以產生立紋結構。5.按權利要求4的工藝方法，其特征在于，為達到立紋結構化的NiO-層成長的目的，將半制品在再結晶的退火過程中或其后用一氧化氣氛進行熱處理。6.按權利要求1至3之一的的半制品的應用是作為具有高度微結構取向的物理-化學鍍層的襯底，特別是用于制造線體形或帶狀的高溫超導體。全文摘要本發明涉及具有再結晶立紋結構的鎳基半制品和它的制造方法與應用。該半制品可用于具有高度微結構取向的物理－化學鍍層的襯底，這種襯底例如適于作為用于高溫超導領域的陶瓷涂層的底基，它可用于超導磁體、變壓器、馬達、X－射線層析照像或超導電流傳導路徑。本發明的任務是開發一種鎳基的半制品，它在用作具有高度微結構取向的物理－化學鍍層襯底時有較好的使用性能，該半制品尤其顯示有高熱穩定的立紋結構，在很大程度上能避免形成晶界溝。該項任務的解決是通過在半制品材料的微合金區添加銀，其最大含量為0.3原子％，該半制品例如可用作具有高微結構的物理－化學鍍層的襯底。文檔編號C22F1/10GK1849403SQ200480025951公開日2006年10月18日申請日期2004年9月8日優先權日2003年9月10日發明者約爾格·艾克邁爾,迪特馬爾·澤爾布曼,拉爾夫·奧皮茨,伯恩哈德·霍爾茨阿普費爾申請人:德累斯頓協會萊布尼茨固體材料研究所