生产金属带材的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产具有优质立方结构并基于镍、铜、铝、银或这些金属合金，包括奥氏铁镍合金的金属带材的方法。本发明专利技术的方法使得可以在后续的退火处理过程中，以及在较低的总体变形度情况下，得到其品质与使用常规辊压变形而得到产品相当的再结晶立方体层，并且还能制得具有相当总体变形度的更高质量的立方结构。为此目的，提供一种变形方法，在该方法中将材料通过冷拉而在其再结晶退火处理前变形，由此使其具有高品质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产基于镍、铜、铝、银或这些合金的金属带材的方法，具有包括立方体层的优质退火结构。该方法基本上可用于所有的在经过冷或热拉伸以及紧接着的再结晶后，趋于形成立方结构的金属材料。因此，这些包括具有立方面心晶格的金属材料，如镍、铜、金和在特殊条件下的银以及它们合金的部分，包括奥氏Fe-Ni合金。在另一方面，铝在经过轧制热拉伸后所述的方法才可应用。用这种新方法所生产制得的带材，可以用作诸如具有优质微结构取向的物理/化学涂层的衬板。在这一点，这种结构作为基质上沉积层晶体相定向生长的基底。这类衬板适用作，例如，可用于高温超导领域中陶瓷涂层的基材。作为晶体取向生长(epitactic)衬板的基材功能与几乎完美的结构状态相关，因此需要最大可能取向度的多晶结构。这种基质带材用作层状超导体，用在超导磁体、变压器、电动机、断层X光摄影装置或超导电流通路中。
技术介绍
已公知的是，具有立方面心晶格的多晶金属，如铜、镍、金，和某种特殊条件下的银，在经过轧制而事先强烈冷拉伸后，就可以形成一种具有立方体层明确的结构(G.Wassermann金属材料的结构，Springer，Berlin，1939；H.Hu等Trans.ASM 224(1962)96-105)。基础工作(W.KsterZ.Metallkde.18(1926)112-116)和进一步的研究(R.D.Doherty等材料科学与工程A257(1998)18-36)则是基于带材轧制，随后退火处理进行的。以这种通过轧制和退火的方式而结构化的金属带材，特别是镍和银的带材，如今也可作为金属涂层、陶瓷过渡层和陶瓷超导层的衬板来用(US 5741377)。金属带材作为基质材料的适宜性主要取决于可达到的结构化程度以及直接表面上的品质。已公知的还有，通过将纯金属和其他元素合金化，结构化程度一般随着合金含量的增加而大幅下降(R.E.SmallmanJourn.Inst.Metals84(1955-56)10-18)。例如，10到300ppm含量很小的铁可使铝的再结晶温度升高，因此立方结构明显下降(W.B.Hutchinson，H.-E.Ekstrm材料科学技术6(1990)1103-11 11)。也熟知镁对结构化镍的能力具有非常强的负效应(K.Detert等Z.Metallkde.54(1963)263-270)。为避免形成立方结构，少到600原子ppm就足够了。所述元素也显示出增加镍的再结晶温度(K.Detert，G.Dressler金属学报13(1965)845-853)。例如，对于铬和钼作为合金元素的情况也是同样的。另一方面，它们对于退火结构的清晰度和热稳定性的具体影响，特别是对于它们在镍中的可溶解性还不是很清楚。现已发现，在钼含量为3原子％的情况下，就不再可能得到立方结构(K.Detert等Z.Metallkde.54(1963)263-270)。在更高合金含量的情况下，可以预期，比如，所形成的作为立方结构的镍初级再结晶结构，就不太象在镍-钼以及镍-钨合金上所显示出来的那样完美(J.Eickemeyer等超导科学与技术14(2001)152-159)。此外，可以预期由于二次再结晶过程，已经生长的初级立方结构会分解(R.E.Smallman，C.S.Lee材料科学与工程A184(1994)97-112)。在一般的切割条件下，当在超导层沉积的情况下，存在的事实是可达到700℃到800℃如此更高的温度。除了结构品质会受到合金的化学影响外，再结晶立方结构的形成，重要的是，也与具体的机械变形的必要条件相联系。在冷轧过程中，高的最小变形度是必不可少的，具有微粒状初始结构的变形材料是有利的。对于铜来说，最小变形度为82％(O.Dahl，F.PawlekZ.Metallkde.28(1936)266-271)。但是，在一些情况下为实现优质的结构，要应用明显更高的变形度，厚度变形超过99％。这种技术上非常昂贵的生产方法目前仍然在使用，原因就在于近几十年来没有发展出可供替代的技术。因此，不同于轧制的其他变形方法目前在具有立方结构的金属带的制造中没有任何作用。这里的原因之一就在于，对于用于带材生产的其他变形方法适合性缺少试验研究，因为在带材生产中轧制显示出的效果，所以以前对此研究不感兴趣。有关应力状态和变形状态对金属，更具体的是有关镍、铜、金和银的变形和退火结构形成的影响的普适理论目前还没有。因此也就不可能可靠地估计变形方法对变形和退火结构的影响。另外，被变形材料和变形设备之间的摩擦条件也会以过去还不可预见的方式影响带材，特别是薄带材中的结构结构形成。对于作为很长半单晶基材(超导层导体)场合使用的带材的在很大程度上理想化的退火结构不断增加的兴趣同时与这样的要求相联系，即，人们要求不仅要在带材内部，也特别是要在这种涂层衬板的表面上具有几乎完美的结构。出于这些理由，就需要严格评价可能影响结构形成的的全部因素，如果可能，要防止。最后，但也相当重要的是，这些原则适用于优化在材料变形过程中以前限制于轧制参数的工艺条件。专利技术描述本专利技术的目的是开发一种能用于生产具有优质立方结构并基于镍、铜、铝、银或这些金属合金的金属带材的方法。与普通轧制变形过程相比，该方法能以较小的总体变形度在随后退火过程中实现品质相同的再结晶立方态，或者说该方法在可比总体变形度下生产出品质更优的立方结构。根据本专利技术，将材料通过冷拉在其再结晶退火处理前，进行广泛的变形，其中作为设备来用的是a)带有轴向平行的平滑辊轮对的非驱动的辊轮设备，或是带有两个辊轮对的绳索饰结构造或者b)固定相互倾斜的拉伸爪。根据本专利技术所提供的非驱动辊轮对的设备类型记载在如F.Dohmann，R.Kopp和J.MittendorffDurchziehen inUmformatechnik，Plastomechanik and Werkstoffkunde，出版商，W.Dahl，R.Kopp和O.Pawelski，Verlag Stahleisen，Düsseldorf，1993，792页。有关非驱动的绳索饰结形设备的知识，本领域的普通技术人员可以在诸如J.A.Schey金属加工摩擦学，ASM，Metals Park，Ohio，1984，第352页中找到。本专利技术所提供的固定拉伸爪的描述在诸如S.Kalpakjian的工程材料的制造工艺中，Addison-Wesley出版公司，阅读材料.，1991，第384页。根据本专利技术的一个实施方式，冷拉伸过程以εh＞50％，优选εh＞90％的厚度减少量来进行。有利的是，冷拉伸可以结合通常用于很难变形合金的轧制变形。在这一点，主要应使用冷拉伸方法。有利的是，借助精轧或借助不同的表面精加工方法，特别是借助抛光对带材的进行最后的表面光洁度处理。抛光的类型记载在诸如W.Machu的铁和非铁金属的表面预处理，Geest & Portig专业出版公司，Leipzig，1957，第850页。利用本专利技术方法处理的金属材料随后要经在还原或非氧化气氛中经受再结晶退火处理，用以得到立方结构。再结晶退火处理在本领域的普通技术人员公知的温度下进行。通过本专利技术的方法，在经历冷拉和退火处理之后可实现这样的立方体层结构化的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产具有再结晶立方结构基于镍、铜、铝、银或这些金属合金，包括奥氏铁镍合金的金属带材的方法，特征在于在其再结晶退火处理前，使材料通过冷拉而被广泛地变形，ａ）具有轴向平行的平滑辊对的非驱动辊轮设备，或是具有两个辊轮对的绳索饰结形 构造，或者ｂ）固定且相互倾斜的拉伸爪，作为设备。

【技术特征摘要】
DE 2001-8-30 10143680.71.一种用于生产具有再结晶立方结构基于镍、铜、铝、银或这些金属合金，包括奥氏铁镍合金的金属带材的方法，特征在于在其再结晶退火处理前，使材料通过冷拉而被广泛地变形，a)具有轴向平行的平滑辊对的非驱动辊轮设备，或是具有两个辊轮对的绳索饰结形构造，或者b)固定且相互倾斜的拉伸爪，作为设...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格艾克迈尔，迪特马尔泽尔布曼，拉尔夫奥皮茨，
申请(专利权)人：德累斯顿协会莱布尼茨固体材料研究所，
类型：发明
国别省市：DE[德国]