一種高性能織構銅基復合基帶及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫涂層超導體用織構金屬基帶的合成技術領域，具體涉及一種高性能織構銅基復合基帶及其制備方法。
【背景技術】
[0002]自從以釔鋇銅氧為代表的第二代高溫超導材料被發(fā)現以來，其實用化的研宄受到了研宄人員的廣泛關注。壓延輔助雙軸織構基帶技術是第二代涂層超導帶材的主要制備路線之一，目前，織構Ni_5at.%W合金基帶作為高溫涂層超導帶材用的基底材料，其制備工藝已經很成熟，但是由于其在液氮溫區(qū)具有鐵磁性，在交流電的應用中會造成磁滯損耗，不能滿足高性能涂層超導帶材的制備及應用。研宄發(fā)現，銅的含量在54at.%以上時，銅鎳合金基帶在液氮溫區(qū)下是無鐵磁性的，但是無鐵磁性銅鎳合金基帶的屈服強度較低，不是理想的涂層超導用的織構金屬基帶，為了增加無鐵磁性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，復合基帶外層為無磁性銅鎳合金，芯層為無磁性、高強度鎳鎢合金，與相應的單層銅鎳合金基帶相比，該方法制備的復合基帶有效提高了基帶的整體機械強度，但是該專利中用鎳鎢合金作為芯層材料，鎢原子百分含量為9%-12%，由于鎢在鎳中的溶解度較低，難以使芯層中鎢原子完全固溶，并且鎢的價格較高，增加了制造成本，因此，如何通過降低制造成本并成功制備高性能銅基復合基帶是實現工業(yè)化生產高性能涂層超導帶材的關鍵。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種高性能織構銅基復合基帶及其制備方法，該銅基復合基帶改善了芯層鎳合金中溶質原子的固溶效果，并且降低了銅基復合基帶的制造成本，進而滿足了更多領域的應用要求。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種高性能織構銅基復合基帶，其特征在于:該銅基復合基帶外層初始原料為銅重量百分含量為55%的銅鎳合金，芯層初始原料為鎳鎢鋁混合粉末，該鎳鎢鋁混合粉末中鎢粉和鋁粉的原子百分含量分別為4%和5%-7%0
[0005]本發(fā)明所述的高性能織構銅基復合基帶的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)復合坯錠的制備
采用真空感應熔煉獲得銅重量百分含量為55%的銅鎳合金鑄錠，然后經過高溫鍛造及熱軋得到銅鎳合金坯錠，將銅鎳合金坯錠定義為A，將鎳粉、鎢粉和鋁粉按照鎢和鋁的原子百分含量分別為4%和5%-7%的配比進行混合，采用高能球磨獲得鎳鎢鋁混合粉末，將鎳鎢鋁混合粉末定義為B，將A和B按照A-B-A的順序逐層裝到模具中，然后采用熱等靜壓壓制燒結獲得層狀復合坯錠，其中熱等靜壓溫度為650°C，壓力為180MPa，保溫保壓時間為6-8h ；
(2)復合坯錠的冷軋及再結晶熱處理將步驟(I)得到的層狀復合坯錠進行大變形量冷軋，前五道次變形量為2%，后續(xù)每道次變形量為2%-18%，總變形量為98%，最后采用970°C保溫60_90min的再結晶熱處理工藝得到無鐵磁性、高強度、強立方織構的銅基合金復合基帶。
[0006]本發(fā)明制備的織構銅基復合基帶具有以下特點:1、制備的銅基復合基帶具有無磁性、高的機械強度和強立方織構；2、銅基復合基帶芯層采用鎳鎢鋁合金，降低了鎢元素的含量，節(jié)省了原材料的成本；3、熱等靜壓工藝中采用650°C燒結，細化了內外層合金的晶粒尺寸，增加了晶界的含量，有利于內外層原子的擴散，從而實現內外層良好的冶金結合。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明實施例1制得的銅基復合基帶表面的EBSD取向分布圖，圖2是本發(fā)明實施例2制得的銅基復合基帶表面的EBSD取向分布圖。
【具體實施方式】
[0008]以下通過實施例對本發(fā)明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內容實現的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0009]實施例1
采用真空感應熔煉獲得銅重量百分含量為55%的銅鎳合金鑄錠，然后經過高溫鍛造及熱軋得到銅鎳合金坯錠，將銅鎳合金坯錠定義為A，將鎳粉、鎢粉和鋁粉按照鎢和鋁的原子百分含量分別為4%和5%的配比進行混合，采用高能球磨獲得鎳鎢鋁混合粉末，將鎳鎢鋁混合粉末定義為B，將A和B按照A-B-A的順序逐層裝到模具中，然后采用熱等靜壓壓制燒結獲得層狀復合坯錠，熱等靜壓溫度為650°C，壓力為180MPa，保溫保壓時間為8h ;將上述得到的層狀復合坯錠進行大變形量冷軋，前五道次變形量為2%，后續(xù)每道次變形量為2%-18%，總變形量為98%，最后采用970°C保溫60min的再結晶熱處理工藝得到無鐵磁性、高強度、強立方織構的銅基復合基帶。該銅基復合基帶表面的EBSD取向分布圖如圖1所示，由圖可知立方織構含量(10°以內)達到了 98.2% ;該銅基復合基帶在室溫下的屈服強度為260MPa，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善。
[0010]實施例2
采用真空感應熔煉獲得銅重量百分含量為55%的銅鎳合金鑄錠，然后經過高溫鍛造及熱軋得到銅鎳合金坯錠，將銅鎳合金坯錠定義為A，將鎳粉、鎢粉和鋁粉按照鎢和鋁的原子百分含量分別為4%和7%的配比進行混合，采用高能球磨獲得鎳鎢鋁混合粉末，將鎳鎢鋁混合粉末定義為B，將A和B按照A-B-A的順序逐層裝到模具中，然后采用熱等靜壓壓制燒結獲得層狀復合坯錠，熱等靜壓溫度為650°C，壓力為180MPa，保溫保壓時間為1h ;將上述得到的層狀復合坯錠進行大變形量冷軋，前五道次變形量為2%，后續(xù)每道次變形量為2%-18%，總變形量為98%，最后采用970°C保溫90min的再結晶熱處理工藝得到無鐵磁性、高強度、強立方織構的銅基復合基帶。該銅基復合基帶表面的EBSD取向分布圖如圖2所示，由圖可知立方織構含量(10°以內)達到了 98.9%;該銅基復合基帶在室溫下的屈服強度為280MPa，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善。
[0011]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)的技術人員應該了解，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，這些變化和改進均落入本發(fā)明保護的范圍內。
【主權項】
1.一種高性能織構銅基復合基帶，其特征在于:該銅基復合基帶外層初始原料為銅重量百分含量為55%的銅鎳合金，芯層初始原料為鎳鎢鋁混合粉末，該鎳鎢鋁混合粉末中鎢粉和鋁粉的原子百分含量分別為4%和5%-7%。2.—種權利要求1所述的高性能織構銅基復合基帶的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)復合坯錠的制備 采用真空感應熔煉獲得銅重量百分含量為55%的銅鎳合金鑄錠，然后經過高溫鍛造及熱軋得到銅鎳合金坯錠，將銅鎳合金坯錠定義為A，將鎳粉、鎢粉和鋁粉按照鎢和鋁的原子百分含量分別為4%和5%-7%的配比進行混合，采用高能球磨獲得鎳鎢鋁混合粉末，將鎳鎢鋁混合粉末定義為B，將A和B按照A-B-A的順序逐層裝到模具中，然后采用熱等靜壓壓制燒結獲得層狀復合坯錠，其中熱等靜壓溫度為650°C，壓力為180MPa，保溫保壓時間為6-8h ； (2)復合坯錠的冷軋及再結晶熱處理 將步驟(I)得到的層狀復合坯錠進行大變形量冷軋，前五道次變形量為2%，后續(xù)每道次變形量為2%-18%，總變形量為98%，最后采用970°C保溫60_90min的再結晶熱處理工藝得到無鐵磁性、高強度、強立方織構的銅基復合基帶。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能織構銅基復合基帶及其制備方法，屬于高溫涂層超導體用織構金屬基帶的合成技術領域。本發(fā)明的技術方案要點為：該高性能織構銅基復合基帶外層初始原料為銅重量百分含量為55%的銅鎳合金，芯層初始原料為鎳鎢鋁混合粉末，該鎳鎢鋁混合粉末中鎢粉和鋁粉的原子百分含量分別為4%和5%-7%。本發(fā)明還公開了該高性能織構銅基復合基帶的制備方法。本發(fā)明制備的銅基復合基帶具有無磁性、高的機械強度和強立方織構，銅基復合基帶的芯層采用鎳鎢鋁合金，降低了鎢元素的含量，節(jié)省了原材料的成本，熱等靜壓工藝中采用650℃燒結，細化了內外層合金的晶粒尺寸，增加了晶界的含量，有利于內外層原子的擴散，從而實現內外層良好的冶金結合。
【IPC分類】C22C9/06, C22C1/02, C22F1/08, B22D7/02
【公開號】CN104894431
【申請?zhí)枴緾N201510298687
【發(fā)明人】劉志勇, 李萌, 黎文峰, 楊炳方, 何庭偉
【申請人】河南師范大學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月3日