本發(fā)明涉及一種涂層超導帶材用高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶的制備方法,屬于高溫涂層超導用金屬基帶技術領域。
背景技術:
由于第二代高溫超導帶材比第一代鉍系超導材料具有更優(yōu)越的物理性能,因而有望在超導變壓器、超導電機、超導限流器等強電領域?qū)崿F(xiàn)其應用。由于金屬基帶承擔支撐、外延過渡層和超導薄膜,以及承載部分電流的重要作用,所以為了滿足高性能超導帶材的需求,要求金屬基底不僅具有高織構度,同時還要兼顧高強度及無鐵磁性。
在多種金屬合金基帶中,ni5at.%w(ni5w)合金基帶是人們研究的最成熟的基帶材料,目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn),但是ni5w合金基帶在77k下仍然具有鐵磁性且屈服強度較低,因而限制了涂層導體應用及發(fā)展。而銅鎳合金基帶可以實現(xiàn)在液氮溫區(qū)下的無鐵磁性,但是其機械性能較低,盡管目前有專利報道了銅基復合基帶的制備方法,但是復合基帶的制備工藝復雜,設備昂貴,不適合制備大尺寸材料,不是工業(yè)化生產(chǎn)的首選材料。
因此,如何制備高性能的金屬基帶是目前實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)超導帶材的重點和難點。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的實施例旨在克服以上缺陷,提供一種低/無鐵磁性、高強度的層狀結構的高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶的制備方法。
為了解決以上問題,本發(fā)明提供了一種高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶的制備方法,包括以下步驟:
(1)初始合金坯錠的制備
首先采用真空感應熔煉獲得銅鎳合金鑄錠,其中銅的原子百分含量為58%,然后再進行二次真空感應熔煉,并在所述銅鎳合金鑄錠中加入硫元素,其中硫的原子百分含量為0.02%~0.04%,然后對獲得的銅鎳合金鑄錠進行變形量為55%~65%的熱軋并進行空冷,熱軋溫度為900℃~1100℃,得到初始合金坯錠;
(2)初始合金坯錠的冷軋
對步驟(1)中的所述初始合金坯錠進行冷軋,總變形量為90%~93%,得到厚度為50μm~70μm的冷軋基帶;
(3)冷軋基帶的再結晶熱處理
將步驟(2)得到的冷軋基帶在氬氣和氫氣的混合氣體保護下進行再結晶退火,退火工藝為在980℃~1050℃條件下保溫55min,其中氫氣的體積占混合氣體總體積的7%,得到高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶。
優(yōu)選地,步驟(1)中在所述銅鎳合金鑄錠中加入硫元素,其中硫的原子百分含量為0.02%、0.03%或0.04%。
優(yōu)選地,步驟(1)中熱軋溫度為900℃、1000℃或1100℃。
優(yōu)選地,步驟(2)中總變形量為90%或93%,得到的冷軋基帶的厚度為50μm或70μm。
優(yōu)選地,步驟(3)中的退火工藝是在980℃、1020℃或1050℃條件下保溫55min。
本發(fā)明通過在無鐵磁性銅鎳合金中添加微量的硫元素,在熱軋冷卻過程中硫與銅元素形成彌散分布的cus第二相粒子,可以有效強化銅鎳合金基帶,并且在再結晶退火過程中可以抑制非立方織構的形成,最終獲得強立方織構。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅用于解釋本發(fā)明的構思。
圖1為實施例1中制備的合金基帶退火后的(111)面極圖;
圖2為實施例2中制備的合金基帶退火后的(111)面極圖;
圖3為實施例3中制備的合金基帶退火后的(111)面極圖。
具體實施方式
在下文中,將參照附圖描述本發(fā)明的高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶的制備方法的實施例。
在此記載的實施例為本發(fā)明的特定的具體實施方式,用于說明本發(fā)明的構思,均是解釋性和示例性的,不應解釋為對本發(fā)明實施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的實施例外,本領域技術人員還能夠基于本申請權利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術方案,這些技術方案包括對在此記載的實施例做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。
本說明書的附圖為示意圖,輔助說明本發(fā)明的構思,示意性地表示各部分的形狀及其相互關系。請注意,為了便于清楚地表現(xiàn)出本發(fā)明實施例的各部分的結構,各附圖之間不一定按照相同的比例繪制。相同或相似的參考標記用于表示相同或相似的部分。
實施例1
本發(fā)明實施例1的制備方法的步驟如下:
首先采用真空感應熔煉獲得銅鎳二元合金鑄錠,其中銅的原子百分含量為58%,然后再進行二次真空感應熔煉,并在銅鎳合金鑄錠中加入微量的硫元素,其中硫的原子百分含量為0.02%,對獲得的銅基合金鑄錠進行變形量為55~65%的熱軋并進行空冷,熱軋溫度為900℃,得到初始合金坯錠;
對初始合金坯錠進行冷軋,總變形量為90%,得到厚度為50μm的冷軋基帶;
將得到的冷軋基帶在氬氣和氫氣的混合氣體保護下進行再結晶退火,退火工藝為:980℃保溫55min,其中氫氣的體積占混合氣體總體積的6%,最終得到高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶。
該合金基帶的(111)面極圖,如圖1所示,由圖1可知,該合金基帶具有強立方織構。
實施例2
本發(fā)明實施例2的制備方法的步驟如下:
首先采用真空感應熔煉獲得銅鎳二元合金鑄錠,其中銅的原子百分含量為58%,然后再進行二次真空感應熔煉,并在銅鎳合金鑄錠中加入微量的硫元素,其中硫的原子百分含量為0.03%,對獲得的銅基合金鑄錠進行變形量為55~65%的熱軋并空冷,熱軋溫度為1000℃,得到初始合金坯錠;
對初始合金坯錠進行冷軋,總變形量為93%,得到厚度為70μm的冷軋基帶;
將得到的冷軋基帶在氬氣和氫氣的混合氣體保護下進行再結晶退火,退火工藝為:1020℃保溫55min,其中氫氣的體積占混合氣體總體積的6%,最終得到高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶。
該合金基帶的(111)面極圖如圖2所示,由圖2可知,該合金基帶具有強立方織構。
實施例3
本發(fā)明實施例3的制備方法的步驟如下:
首先采用真空感應熔煉獲得銅鎳二元合金鑄錠,其中銅的原子百分含量為58%,然后再進行二次真空感應熔煉,并在銅鎳合金鑄錠中加入微量的硫元素,其中硫的原子百分含量為0.04%,對獲得的銅基合金鑄錠進行變形量為55~65%的熱軋并空冷,熱軋溫度為1100℃,得到初始合金坯錠;
對初始合金坯錠進行冷軋,總變形量為93%,得到厚度為50μm的冷軋基帶;
將得到的冷軋基帶在氬氣和氫氣的混合氣體保護下進行再結晶退火,退火工藝為:1050℃保溫55min,其中氫氣的體積占混合氣體總體積的6%,最終得到高強度的銅基合金基帶。
該合金基帶的(111)面極圖如圖3所示,由圖3可知,該合金基帶具有強立方織構。
以上對的實施例僅是為了說明本發(fā)明的構思而選用的特定的具體實施方式,在這些實施例中,具體的工藝參數(shù)并不一定構成為對本發(fā)明范圍的限制。
對于本發(fā)明的高強度無鐵磁性織構銅基合金基帶的制備方法中的具體特征如溫度、尺寸和速率可以根據(jù)上述披露的特征的作用進行具體設計,這些設計均是本領域技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)的。而且,上述披露的各技術特征并不限于已披露的與其它特征的組合,本領域技術人員還可根據(jù)本發(fā)明之目的進行各技術特征之間的其它組合,以實現(xiàn)本發(fā)明之目的為準。