專利名稱：YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶的制備技術(shù)，涉及高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體用合金基帶的制備。
背景技術(shù)：
近年來，各個技術(shù)發(fā)達(dá)國家都將第二代涂層超導(dǎo)體的實(shí)用化研究作為21世紀(jì)超導(dǎo)材料研究和發(fā)展的熱點(diǎn)，并取得了一系列突破性的進(jìn)展。目前，在采用RABiTS技術(shù)路線來發(fā)展涂層超導(dǎo)帶材的過程中，多種金屬可用來作為涂層超導(dǎo)材料的韌性織構(gòu)基帶材料。按照金屬的種類劃分主要有Ag及其合金基帶，Cu及其合金基帶和Ni及其合金基帶等。其中對Ni及其合金基帶的研究最為廣泛，雖然Ni5W合金基帶已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，但如何減小織構(gòu)合金基帶的磁性和降低其成本仍然是一個很受關(guān)注的問題。因此，低成本、無磁性、 強(qiáng)織構(gòu)的Cu基合金基帶也就成了人們的研究目標(biāo)。常見的用于YBCO涂層導(dǎo)體的織構(gòu)合金基帶的厚度為80 μ m。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶及制備方法，此無磁性Cu-Ni合金超薄基帶的厚度小于50 μ m,能在較低的熱處理溫度下獲得更強(qiáng)的立方織構(gòu)，其立方織構(gòu)含量大于95%(〈10° )，并有效的降低金屬基帶成本，減少資源消耗。YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶，其特征在于與常見的用于涂層導(dǎo)體的織構(gòu)合金基帶相比，此Cu-Ni合金超薄基帶的厚度小于50 μ m(普通織構(gòu)合金基帶的厚度為80 μ m);且其立方織構(gòu)含量大于95% (〈10° )，且小角度晶界的含量大于90% (〈10。)，孿晶界的含量降低到小于2%。進(jìn)一步該強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶的居里溫度彡10K,在YBCO涂層導(dǎo)體的應(yīng)用溫度范圍內(nèi)，無鐵磁性，可以大大降低其交流損耗。本發(fā)明所示的一種YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶的制備，包括以下步驟(I)將高純度的銅(>99. 95%)和高純度的鎳(>99. 95%)采用真空感應(yīng)熔煉，其中銅含量為30 90at. % ；(2)將熔煉坯錠進(jìn)行鍛造、熱軋、線切割等；(3)將不同厚度的坯錠進(jìn)行往復(fù)軋制，其道次變形量〈10%，總形變量>95%，得到不同厚度的Cu-Ni合金超薄帶；(4)將不同厚度的Cu-Ni合金超薄帶，在Ar/5%H2保護(hù)氣氛中，700-1000° C下進(jìn)行再結(jié)晶熱處理I小時。優(yōu)選步驟(3)軋制前，銅鎳合金坯錠厚度為4mm。
根據(jù)上述步驟制備的無磁性強(qiáng)織構(gòu)立方織構(gòu)銅鎳合金薄帶的厚度小于50 μ m，其立方織構(gòu)含量大于95% (〈10° )，且小角度晶界的含量大于90% (〈10° )，孿晶界的含量降低到小于2%。與普通厚度(如80μπι)的合金基帶相比，在達(dá)到相同的立方織構(gòu)含量時，其熱處理溫度可以降低100-200 0C (換句話說，本發(fā)明的基帶采用與80 μ m相同的熱處理溫度時，其性能要優(yōu)于普通的基帶性能)，而本發(fā)明采用從900°C -1000°C的熱處理溫度時，可使本發(fā)明的無磁性強(qiáng)織構(gòu)立方織構(gòu)銅鎳合金薄帶性能更優(yōu)，而1000°C時其立方織構(gòu)含量99%(〈10° );此超薄基帶的厚度小于50 μ m，節(jié)省了材料的使用成本，而溫度的降低則可以節(jié)省能源，在工業(yè)上更能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值。本發(fā)明Cu-Ni合金超薄基帶的厚度小于50 μ m，它能在較低溫度下獲得更強(qiáng)的立方織構(gòu)，其立方織構(gòu)含量達(dá)到99% (〈10° )，且小角度晶界的含量大于90% (〈10° )，孿晶界的含量降低到小于2%。因此，這種YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性Cu-Ni合金超薄基帶與普通厚度的Cu-Ni合金基帶相比，它能在較低溫度下獲得更強(qiáng)的立方織構(gòu)，使其既能在保證立方織構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上降低熱處理的溫度，又能通過減小基帶厚度有效的降低金屬基帶成本，減少資源消耗，具有很強(qiáng)的科學(xué)意義及社會意義。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證采用本發(fā)明提供的一種YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶制備技術(shù)，簡單實(shí)用，能夠重復(fù)制備出無磁性、強(qiáng)立方織構(gòu)的Cu-Ni合金超薄基帶。技術(shù)簡單實(shí)用，既能在保證立方織構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上降低熱處理的溫度，又能通過減小基帶厚度有效的降低金屬基帶成本，減少資源消耗。注意事項(xiàng)在軋制過程采用往復(fù)軋制，且道次變形量〈10%，總形變量>95%，其優(yōu)選方案是道次變形量約為5%，總形變量約為99%。保證基帶在形變過程中，形變均勻，形成有利于立方織構(gòu)形成的軋制織構(gòu)。由于此Cu-Ni合金薄帶的厚度小于50 μ m,應(yīng)采用合理的軋制設(shè)備和軋制工藝，避免軋制最后階段形成嚴(yán)重的表面剪切。為對比小于50 μ m的超薄帶在立方織構(gòu)形成上的優(yōu)勢，將其與普通80 μ m厚的銅鎳合金基帶作對比，并保證兩種基帶的軋制工藝一樣。


圖1實(shí)例2Cu_Ni合金超薄基帶溫度與磁性能的關(guān)系曲線；圖2實(shí)例I的EBSD圖及(111)極圖；圖3實(shí)例2的EBSD圖及(111)極圖；圖4對比例的EBSD圖及(111)極圖；圖5實(shí)例2和對比例的RD-ND截面的SEM圖；其中左圖為實(shí)例2RD-ND截面的SEM圖，右圖為對比例RD-ND截面的SEM圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)例I將高純度銅和鎳(分別>99. 95%)采用真空感應(yīng)熔煉經(jīng)鍛造、熱軋、線切割等技術(shù)獲得Cu-45at. %Ni合金坯錠，其坯錠厚度為4mm ;往復(fù)軋制過程中，其道次變形量約為5%，總形變量約為99%，軋制后此薄帶厚度為40 μ m ;Ar/5%H2保護(hù)氣氛中，在900° C進(jìn)行I小時的再結(jié)晶熱處理，并在保護(hù)氣氛的保護(hù)下在空氣中冷卻至室溫。立方織構(gòu)含量為95. 2%(〈10° )，其EBSD圖及(111)極圖見圖2。
實(shí)例2將高純度銅和鎳(分別>99. 95%)采用真空感應(yīng)熔煉經(jīng)鍛造、熱軋、線切割等技術(shù)獲得Cu-45at. %Ni合金坯錠，其坯錠厚度為4mm ;往復(fù)軋制過程中，其道次變形量約為5%，總形變量約為99%，軋制后此薄帶厚度為40μπι ;Ar/5%H2保護(hù)氣氛中，在1000° C進(jìn)行I小時的再結(jié)晶熱處理，并在保護(hù)氣氛的保護(hù)下在空氣中冷卻至室溫。立方織構(gòu)含量為99%(〈10° )，其EBSD圖及(111)極圖見圖3。對比例將高純度銅和鎳(分別>99. 95%)采用真空感應(yīng)熔煉經(jīng)鍛造、熱軋、線切割等于實(shí)例2 一樣的技術(shù)獲得Cu-45at. %Ni合金坯錠，其坯錠厚度為8mm ;往復(fù)軋制過程中，其道次變形量約為5%，總形變量約為99%，軋制后此薄帶厚度為80 μ m ;Ar/5%H2保護(hù)氣氛中，在1000° C進(jìn)行I小時的再結(jié)晶熱處理，并在保護(hù)氣氛的保護(hù)下在空氣中冷卻至室溫。立方織構(gòu)含量% 95. 6% (〈10。)，其 EBSD 圖及(111)極圖見圖 4。 上述實(shí)例2中所產(chǎn)生的織構(gòu)無磁性Cu-Ni合金超薄基帶的居里溫度的測試如圖1所示其居里溫度為IOK左右，完全滿足涂層導(dǎo)體應(yīng)用條件(77K)下無磁性的要求。上述各實(shí)例中所產(chǎn)生的強(qiáng)立方織構(gòu)無磁性Cu-Ni合金基帶的(111)極圖及EBSD圖見圖2_4，說明此無磁性Cu-Ni合金超薄基帶與普通厚度的合金基帶相比，其熱處理溫度可以從1000° C降到900° C ;此超薄基帶的厚度僅為40 μ m，即降低了金屬基帶的成本，又減少了資源消耗。
權(quán)利要求
1.YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶,其特征在于Cu-Ni合金超薄基帶的厚度小于50 μ m;其立方織構(gòu)含量大于95% (〈10° )，且小角度晶界的含量大于 90% (〈10。)，孿晶界的含量降低到小于2%。
2.按照權(quán)利要求1的Cu-Ni合金超薄基帶，其特征在于，其立方織構(gòu)含量為99% (〈10° )。
3.制備權(quán)利要求1的YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶的方法， 其特征在于，包括以下步驟(1)將高純度的銅(>99.95%)和高純度的鎳(>99. 95%)采用真空感應(yīng)熔煉，其中銅含量為 30 90at. % ；(2)將熔煉坯錠進(jìn)行鍛造、熱軋、線切割；(3)將不同厚度的坯錠進(jìn)行往復(fù)軋制，其道次變形量〈10%，總形變量>95%，得到不同厚度的Cu-Ni合金超薄帶；(4)將不同厚度的Cu-Ni合金超薄帶，在Ar/5%H2保護(hù)氣氛中，70(Tl00(TC下進(jìn)行再結(jié)晶熱處理I小時。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，步驟(3)軋制前，銅鎳合金坯錠厚度為2 5mm。 的方法，其特征在于，在步驟(3)的軋制過程中，道次變形量為5%，
5.按照權(quán)利要求總形變量為95 99%。
6.按照權(quán)利要求厚度<50 μ m。
7.按照權(quán)利要求3的方法,其特征在于,在步驟(3)的軋制后,此Cu-Ni合金超薄帶的 3的方法，其特征在于，再結(jié)晶熱處理的溫度為70(Tl000°C。
全文摘要
YBCO涂層導(dǎo)體用無磁性強(qiáng)立方織構(gòu)Cu-Ni合金超薄基帶及制備方法，屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體用合金基帶技術(shù)領(lǐng)域，此Cu-Ni合金超薄基帶的厚度小于50μm，立方織構(gòu)含量大于95%(<10°)，小角度晶界的含量大于90%(<10°)，孿晶界的含量降低到小于2%；將高純度的銅和鎳采用真空感應(yīng)熔煉、鍛造、熱軋等技術(shù)獲得Cu-Ni合金坯錠；往復(fù)軋制過程中，其道次變形量小于10%，總形變量>95%；Ar/5%H2保護(hù)氣氛中，在700-1000℃進(jìn)行再結(jié)晶熱處理。本發(fā)明使此Cu-Ni合金超薄基帶在較低溫度下獲得更強(qiáng)的立方織構(gòu)，既能在保證立方織構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上降低熱處理的溫度，又能通過減小基帶厚度降低成本。
文檔編號B32B15/04GK103009707SQ20121057499
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者索紅莉, 田輝, 孟易辰, 王金華, 李孟曉, 梁雅儒, 馬麟, 王毅 申請人:北京工業(yè)大學(xué)