一種提高YBCO超導體用Ni9.3W基帶立方織構(gòu)含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種提高YBCO超導體用Ni9.3W基帶立方織構(gòu)含量的方法，屬于YBCO超導體用織構(gòu)基帶制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]壓延輔助雙軸織構(gòu)(RABiTS)技術(shù)以其低成本、運用前景廣的優(yōu)勢成為制備涂層導體(YBCO)的主流技術(shù)。對于RABiTS基帶而言，需要強立方織構(gòu)、高屈服強度、無鐵磁性。Ni5W合金基帶由于易獲得立方織構(gòu)而受到研究人員的青睞。目前，Ni5W合金基帶已經(jīng)被廣泛應用于YB⑶涂層導體的制備，且已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，但由于Ni5W合金基帶在液氮溫區(qū)仍有鐵磁性，在交流電應用中會造成磁滯損耗，另外，其屈服強度不是很高，不能滿足YBCO涂層導體進一步廣泛應用的需求。而Ni9.3W合金基帶以高屈服強度、無鐵磁性成為最有前景的織構(gòu)基帶材料之一。但由于其層錯能的降低，很難通過傳統(tǒng)的制備方法獲得高立方織構(gòu)。為了獲得高立方織構(gòu)，科研人員嘗試從材料制備的源頭解決問題，采用有別于傳統(tǒng)的熔煉工藝即粉末冶金路線制備初始坯錠，以使初始坯錠致密性高，雜質(zhì)元素少，晶粒尺寸細小。專利CN101249607采用粉末冶金法中的冷等靜壓技術(shù)制備涂層導體用高鎢合金基帶，研究也表明，采用此方法確實有效改善了高鎢基帶立方織構(gòu)含量(已超過90%)，但YBCO涂層導體對基板有著強立方織構(gòu)的剛需，因此繼續(xù)提高其立方織構(gòu)是深入研究的重點。另外，專利CN102500638A采用乳制間熱處理方法緩解高鎢基帶加工硬化，優(yōu)化乳制織構(gòu)，以獲得高立方織構(gòu)，這也得到了眾多研究成果的核實，但其立方織構(gòu)含量同樣需要更進一步提高。因此，如何穩(wěn)定獲得高立方織構(gòu)Ni9.3W基帶一直以來都是織構(gòu)基帶研究的重要方向和巨大挑戰(zhàn)。本發(fā)明即是針對提高Ni9.3W合金基帶立方織構(gòu)含量而設計的，通過多種改善方法融為一體，從而獲得高立方織構(gòu)含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在通過多種立方織構(gòu)改善方法的組合，以提高Ni9.3W基帶立方織構(gòu)含量，從而為今后制備強立方織構(gòu)Ni9.3W合金基帶提供參考。
[0004]本發(fā)明采用粉末冶金制坯+乳制間熱處理的組合方法提高Ni9.3W基帶的立方織構(gòu)含量。在坯錠制備階段采用粉末冶金中先進的放電等離子燒結(jié)技術(shù)，這相比傳統(tǒng)的真空感應熔煉制坯能使材料致密性提高、雜質(zhì)元素少、晶粒細小，而且相比粉末冶金中的冷等靜壓技術(shù)，放電等離子技術(shù)具有升溫速率快，燒結(jié)過程短等優(yōu)點。燒結(jié)過程中，粉末顆粒之間存在大的接觸電阻使電流通過粉體表面時自發(fā)產(chǎn)生大量的熱，促進了坯錠致密性的提高，是一種先進的粉末冶金技術(shù)。通過乳制間熱處理以緩解在乳制過程中的加工硬化，這主要是基于Ni9.3W合金在塑性變形過程中易發(fā)生孿生的特性，因此必須對其進行熱處理回復以緩解加工硬化，為后續(xù)進一步的乳制變形打下滑移變形的基礎(chǔ)。這種熱處理可以減少加工硬化的發(fā)生，抑制孿生、剪切等不均勻變形方式的發(fā)生，使更多晶粒傾向于轉(zhuǎn)向有利于立方織構(gòu)形成的銅型乳制織構(gòu)取向，最終獲得高立方織構(gòu)。具體工藝步驟如下:
[0005](I)粉末冶金制坯
[0006]將Ni粉和W粉按照原子百分比為90.7:9.3配置成混合粉末，作為原料;在通有氬氣氛保護的瑪瑙球磨罐中經(jīng)100?200rpm球磨2?6h，獲得混合均勾的粉末;將球磨得到的混合粉末裝入石墨模具中，用壓力機預壓靜置I?2h后采用放電等離子技術(shù)進行燒結(jié)，預壓壓力為5?1MPa,燒結(jié)過程始終保持恒壓25?35MPa，以80?100°C/min升溫至840?860°C保溫4?6min后隨爐冷卻；將所得原始坯錠在1000?1200°C進行均勻化退火15?24h，繼而經(jīng)1000?1200°C熱乳后獲得初始坯錠；
[0007](2)乳制中間熱處理
[0008]乳制變形步驟如下:a)對初始坯錠進行變形量為5 O?7 O %的乳制，然后在Ar-4at.%H2混合氣體(Ar與H2的體積比為96: 4)保護或真空條件下于500?650°C退火30?120min;b)對現(xiàn)有厚度進行變形量為50?70%，然后在Ar-4at.%H2混合氣體(Ar與H2的體積比為96:4)保護或真空條件下于500?650°C退火30-120min;c)對現(xiàn)有厚度進行變形量為50?70%，然后在Ar-4at.%H2混合氣體(Ar與H2的體積比為96:4)保護或真空條件下于500?650°C退火30?120min;d)對現(xiàn)有厚度進行變形量為50?70%，然后在Ar-4at.%H2混合氣體(Ar與H2的體積比為96:4)保護或真空條件下于500_650°(3退火30?120111；[11;6)繼續(xù)乳制得到總變形量不小于95%，厚度為60?120μπι的乳制態(tài)基帶；
[0009](3)再結(jié)晶退火
[0010]將步驟(2)獲得的乳制態(tài)基帶置于Ar-4at.%H2混合氣體(Ar與H2的體積比為96:4)保護或真空條件下于650?750°C退火30?120min，然后再升溫至1100?12501退火60?120min，得到涂層導體用Ni9.3W合金基帶。
[0011]本發(fā)明技術(shù)的關(guān)鍵是在步驟(I)中球磨時間和均勻化退火時間的控制，獲得致密性高、成分均勻、晶粒細小的初始坯錠，另外關(guān)鍵在于步驟(2)乳制中間熱處理時間點和熱處理溫度時間，有效緩解了加工硬化，促進了立方織構(gòu)的形成。
[0012]本發(fā)明的方法制得的Ni9.3W合金基帶具有以下幾個特點:
[0013]1.相比熔煉制坯路線，本發(fā)明制備的Ni9.3W初始坯錠雜質(zhì)元素少、晶粒細小，可以進一步促使再結(jié)晶退火過程中立方織構(gòu)的形成，且采用的粉末冶金中先進的放電等離子燒結(jié)技術(shù)具有升溫速率快，燒結(jié)過程短等優(yōu)點，促進了坯錠致密性的提高；
[0014]2.相比傳統(tǒng)乳制制備的Ni9.3W基帶，本發(fā)明制備的Ni9.3W基帶緩解加工硬化效果更佳明顯，最終可以獲得高立方織構(gòu)含量；
[0015]3.相比單一方法改善的Ni9.3W基帶，本發(fā)明制備的Ni9.3W基帶無論是在立方織構(gòu)性能方面，還是在小角度晶界含量、孿晶界數(shù)量方面均要優(yōu)異；
【附圖說明】
[0016]圖1a為對比例I中制備的Ni 9.3W合金基帶的(111)極圖；
[0017]圖1b為對比例I中制備的Ni9.3W合金基帶的EBSD圖；
[0018]圖2a為對比例2中制備的Ni9.3W合金基帶的(111)極圖；
[0019]圖2b為對比例2中制備的Ni9.3W合金基帶的EBSD圖；
[0020]圖3a為實施例1中制備的Ni9.3W合金基帶的(111)極圖；
[0021]圖3b為實施例1中制備的Ni9.3W合金基帶的EBSD極圖；
[0022]圖4a為實施例2中制備的Ni9.3W合金基帶的(111)極圖；
[0023]圖4b為實施例2中制備的Ni9.3W合金基帶的EBSD極圖；
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0025]對比例I
[0026]采用純粉末冶金方法。將原子百分比為99.99%的Ni粉和W粉按照原子百分比為90.7:9.3配置成混合粉末，作為原料。在通有氬氣氛保護的瑪瑙球磨罐中經(jīng)180rpm球磨2h，獲得混合均勻的粉末;將球磨得到的混合粉末裝入石墨模具中，用壓力機預壓靜置2h后采用放電等離子技術(shù)進行燒結(jié)，預壓壓力為6MPa，燒結(jié)過程始終保持恒壓25MPa，以80°C/min升溫至840°C保溫6min后隨爐冷卻；將所得原始坯錠在1000°C進行均勻化退火24h，繼而經(jīng)1100°C熱乳后獲得初始坯錠。線切割切取厚度為1mm的坯錠作為實驗坯錠，對該實驗坯錠采取傳統(tǒng)乳制方法，冷乳至80μπι，乳制總變形量為99.2%，然后將其置于Ar-4at.%H2混合氣體(Ar與H2的體積比為96:4)保護下650°(3退火1201^11，然后再升溫至1250°(3退火901^11，得到涂層導體用M9.3W合金基帶。該合金基帶的(111)極圖及EBSD圖如圖1所示，由圖1可知，該合金基帶的立方織構(gòu)含量還有待提高。