一種提高無磁性織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶機(jī)械強(qiáng)度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種提高無磁性織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶機(jī)械強(qiáng)度的方法，屬于強(qiáng)化高溫涂層超導(dǎo)體用織構(gòu)金屬基帶技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自1987年YBa2Cu3O7-S高溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)以來，減少其制作難度，使其易于工業(yè)化生產(chǎn)成為了科學(xué)家們主要的研究方向，高溫涂層超導(dǎo)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(yōu)良的高溫涂層超導(dǎo)體線帶材的基礎(chǔ)。目前，Ni5W合金基帶已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，但是由于其在液氮溫區(qū)具有鐵磁性，在交流電的應(yīng)用中會造成磁滯損耗，制備無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)金屬基帶是涂層超導(dǎo)用織構(gòu)金屬基帶發(fā)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(jī)械強(qiáng)度逐漸升高，但是當(dāng)W原子百分含量大于5%之后難以通過傳統(tǒng)的織構(gòu)金屬基帶制備方法在鎳鎢合金基帶表面得到強(qiáng)立方織構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，銅的含量在54 at.%以上時，銅鎳合金基帶在液氮溫區(qū)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(qiáng)度較低，為了增加銅鎳合金基帶的機(jī)械強(qiáng)度，公開號為CN101786352A的專利公開了一種無磁性立方織構(gòu)銅基合金復(fù)合基帶的制備方法，采用冷等靜壓和放電等離子體燒結(jié)制坯路線制備得到了無磁性銅鎳復(fù)合基帶，其外層為無磁性銅鎳合金，芯層為高強(qiáng)度鎳鎢合金，與相應(yīng)的單層銅鎳合金基帶相比，銅鎳復(fù)合基帶有效提高了基帶的整體機(jī)械強(qiáng)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(chǎn)成本，并且采用冷等靜壓制坯路線得到的復(fù)合坯錠表面致密性較差，不利于后續(xù)外延生長高性能的過渡層和超導(dǎo)層;放電等離子體燒結(jié)的設(shè)備較復(fù)雜，維護(hù)費用較高，不適合工業(yè)化生產(chǎn)，因此，如何成功制備低成本的高性能銅鎳復(fù)合基帶是工業(yè)化生產(chǎn)織構(gòu)金屬基帶面臨的一個新的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供了一種提高無磁性織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶機(jī)械強(qiáng)度的方法，該方法改善了單層銅鎳合金基帶的機(jī)械強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本，制備出了無鐵磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用如下技術(shù)方案，一種提高無磁性織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶機(jī)械強(qiáng)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(fù)合還錠的制備
步驟SlOl:采用真空感應(yīng)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(jìn)行高溫鍛造及熱乳；
步驟S103:將經(jīng)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(jìn)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(jīng)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(fù)合還錠；
步驟S200:初始銅鎳合金復(fù)合坯錠的乳制及再結(jié)晶熱處理
步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復(fù)合坯錠進(jìn)行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復(fù)合坯錠在350°C保溫I小時后進(jìn)行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%;
步驟S202:對經(jīng)過步驟S201處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為
93%；
步驟S203:將經(jīng)過步驟S202處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行再結(jié)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(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶。
[0005]通過本發(fā)明的方法制備的織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶具有以下特點:
1、本發(fā)明以熔煉制坯路線得到銅鎳合金作為復(fù)合坯錠的外層材料，得到的復(fù)合基帶表面致密性好；
2、本發(fā)明將內(nèi)外層初始坯錠表面進(jìn)行打磨，增加內(nèi)外層坯錠表面的粗糙度，在溫乳過程中增強(qiáng)了層間結(jié)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(fù)合坯錠，操作方法簡單、實用且成本低廉，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；
4、采用溫乳進(jìn)行大道次變形量，實現(xiàn)較大乳制力乳制，更容易乳制成功，增加了成材率；
5、本發(fā)明采用的再結(jié)晶工藝使內(nèi)外層原子進(jìn)行互擴(kuò)散進(jìn)而獲得整體無磁性的強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳復(fù)合基帶。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明實施例1制得的銅鎳合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖；
圖2是本發(fā)明實施例2制得的銅鎳合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖。
【具體實施方式】
[0007]以下結(jié)合實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。應(yīng)該指出，本發(fā)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(fù)合還錠的制備
步驟SlOl:采用真空感應(yīng)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(jìn)行高溫鍛造及熱乳；
步驟S103:將經(jīng)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(jīng)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(fù)合還錠；
步驟S200:初始銅鎳合金復(fù)合坯錠的乳制及再結(jié)晶熱處理
步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復(fù)合坯錠進(jìn)行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復(fù)合坯錠在350°C保溫I小時后進(jìn)行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%;
步驟S202:對經(jīng)過步驟S201處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為
93%；
步驟S203:將經(jīng)過步驟S202處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行再結(jié)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(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶。
[0009]該銅鎳合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖如圖1所示，制得的銅鎳合金復(fù)合基帶在室溫下的屈服強(qiáng)度為225MPa，與相應(yīng)的單層銅鎳合金基帶相比屈服強(qiáng)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(fù)合還錠的制備
步驟SlOl:采用真空感應(yīng)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(jìn)行高溫鍛造及熱乳；
步驟S103:將經(jīng)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(jīng)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(fù)合還錠；
步驟S200:初始銅鎳合金復(fù)合坯錠的乳制及再結(jié)晶熱處理
步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復(fù)合坯錠進(jìn)行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復(fù)合坯錠在350°C保溫I小時后進(jìn)行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%;
步驟S202:對經(jīng)過步驟S201處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為
93%；
步驟S203:將經(jīng)過步驟S202處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行再結(jié)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(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶。
[0011]該銅鎳合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖如圖2所示，制得的銅鎳合金復(fù)合基帶在室溫下的屈服強(qiáng)度為237MPa，與相應(yīng)的單層銅鎳合金基帶相比屈服強(qiáng)度得到了明顯的改塞口 ο
[0012]以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)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(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種提高無磁性織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶機(jī)械強(qiáng)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(fù)合還錠的制備 步驟SlOl:采用真空感應(yīng)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(jìn)行高溫鍛造及熱乳； 步驟S103:將經(jīng)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(jìn)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(jīng)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(fù)合還錠； 步驟S200:初始銅鎳合金復(fù)合坯錠的乳制及再結(jié)晶熱處理 步驟S201:將步驟S104得到的初始銅鎳合金復(fù)合坯錠進(jìn)行溫乳，溫乳工藝為:將初始銅鎳合金復(fù)合坯錠在350°C保溫I小時后進(jìn)行乳制，乳制只有一道次，變形量為50%; 步驟S202:對經(jīng)過步驟S201處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷乳，道次變形量為10%，總變形量為93%； 步驟S203:將經(jīng)過步驟S202處理的復(fù)合坯錠進(jìn)行再結(jié)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(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高無磁性織構(gòu)銅鎳合金基帶機(jī)械強(qiáng)度的方法，屬于強(qiáng)化高溫涂層超導(dǎo)體用織構(gòu)金屬基帶技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案要點主要包括初始銅鎳合金復(fù)合坯錠的制備和初始銅鎳合金復(fù)合坯錠的軋制及再結(jié)晶熱處理。本發(fā)明操作方法簡單、實用且成本低廉，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，最終制得了無鐵磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)銅鎳合金復(fù)合基帶。
【IPC分類】C22F1/10, B21B1/38, C22C1/03, B21B3/00, B21B1/02
【公開號】CN105562430
【申請?zhí)枴緾N201510988105
【發(fā)明人】劉志勇, 黎文峰, 楚莊, 楊楓, 何庭偉
【申請人】河南師范大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月28日