一种无磁性强立方织构的Cu基合金基带的制备方法技术

一种无磁性强立方织构的Cu基合金基带的制备方法，属于高温超导涂层导体织构金属基带技术领域。按照铜的含量在54at.％以上将电解Cu及电解Ni置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得CuNi合金初始锭子；随后在850℃保温2小时后热锻成坯锭，然后进行热轧处理，工艺为随炉升温至850℃保温2h后进行热轧，对热轧后的坯锭进行冷轧处理，获得合金基带；基带在Ar/H2混合气体保护下采用两步退火工艺，以5～10℃/min的升温速率升温至550℃保温30min，再以5～10℃/min的升温速率升温至950℃保温30min。所得合金基带具有锐利的立方织构及良好的晶界质量，并且在液氮温区没有磁性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无磁性强立方织构Cu基合金基带的制备方法，属于高温超导涂层导体织构金属基带

技术介绍
以Y1Ba2Cu3O7^ (YBCO)为主的稀土类第二代高温涂层超导材料由于本身固有的物理特性，使得高温超导体在电力、交通、运输、磁体技术、军事等诸多方面有着潜在应用， 对于通过RABiTS路线制备的YBCO涂层导体用的织构基带而言，需要有高织构度、较小的交流损耗、高的屈服强度。镍钨合金基带是研究最广泛的一种合金基带，目前Ni-5at. % W 合金基带已经商业化生产，但是由于其居里温度为330K，具有铁磁性(Τ = 77K下)，在交流电中会造成磁滞损耗，为了解决这个问题，有一些小组对无磁性合金基带进行了研究，在 Ni中加入9at. % V，Mo, W，和13at. % Cr后制备得到的无磁性合金基带有高含量的立方织构。然而，镍的价格相对比较高，铜的价格比镍便宜6倍，并且铜和镍可以形成完全固熔体， 研究发现，铜的含量在Mat. %以上时，铜镍合金基带在T = 77K下是无磁性的，中国专利 CN1408889A(公开日2003.4.9)公开了在Cu中加入重量百分含量小于40%的Ni元素，制备出无磁性的铜镍合金基带，但是并没有对基带的晶界质量进行表征，而在涂层导体用织构金属合金基带中，退火孪晶和大角度晶界的存在会严重影响超导中临界电流密度，所以对合金基带晶界质量的表征具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无磁性具有高晶界质量的立方织构Cu基合金基带的制备方法，并详细表征再结晶退火后基带的立方织构及晶界质量。本专利技术通过在高温锻造和冷轧之间加入热轧工艺，采用两步再结晶退火的方法得到了晶界质量很高的立方织构Cu本专利技术所提供的一种无磁性强立方织构Cu基合金基带的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤(1)初始坯锭的制备将纯度均为99. 9%的电解Cu及电解Ni，按照铜的含量在Mat. %以上进行配比， 将两种原材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得CuM合金初始锭子；随后将合金初始坯锭在850°C保温2小时后进行热锻成坯锭，然后进行热轧处理，工艺为随炉升温至850°C 保温浊后进行热轧，道次变形量为3% 10%，总变形量为30% 50%。(2)坯锭的冷轧对步骤(1)热轧后的坯锭进行道次变形量小于10%、总变形量大于或等于99%的冷轧处理，获得厚度为80 100 μ m的合金基带。(3)冷轧基带的再结晶退火冷轧基带在Ar/H2(H2体积含量4% )混合气体保护下采用两步退火工艺，以5 IO0C /min的升温速率升温至550°C保温30min，再以5 10°C /min的升温速率升温至 950°C保温30min，最终得到无磁性的具有双轴织构的Cu基合金基带。本专利技术的核心技术是在高温锻造和冷轧之间加入优化的热轧工艺，得到冷轧前的初始织构和组织，采用冷轧工艺得到锐利的铜型轧制织构，这是得到锐利的再结晶立方织构的前提，采用两步再结晶退火工艺的思想是将合金基带先升至低温保温一段时间，有利于立方晶粒的形核优势，形成大量的立方晶核，再升至高温进行保温，利用立方晶粒的长大优势吞并其他非立方晶粒，从而在基带中获得较高含量的再结晶立方织构，同时基带中的晶界质量也会相应提高。在两步热处理工艺中，第一步热处理是一个很重要的参数。所制备的CuM合金基带具有锐利的立方织构及良好的晶界质量，并且在液氮温区没有磁性， 可以很好的满足外延生长过度层和超导层的要求。附图说明图1是实施例1中所得合金基带的(001)面和(111)面极图。图2是实施例2中所得合金基带的(001)面和(111)面极图。图3是实施例3中所得合金基带的(001)面和(111)面极图。图4是实施例1、2、3中合金基带表面晶界微取向角的分布曲线。具体实施例方式实施例1将纯度均为99. 9%的电解Cu及电解Ni，按照铜镍重量为60 40进行配比，将两种原材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得Cu6tlNi4tl合金初始锭子；随后将合金坯锭在 850°C保温2小时后进行热锻成长400mm，宽30mm，高20mm的坯锭，然后进行热轧处理，工艺为随炉升温至850°C保温池后进行热轧，道次变形量为10 %，总变形量为30 %，最后线切割得到长宽高尺寸分别为20mmX 15mmX IOmm的Cu6tlNi4tl合金坯锭。然后对其进行道次变形量为5%，总变形量为99%的冷轧处理，获得厚度为IOOym的合金基带。将冷轧基带在 Ar/4% H2混合气体保护下采用两步退火工艺，先以7。C /min的升温速率升温至550°C保温 30min，再以7°C/min的升温速率升温至950°C保温30min，最终得到无磁性的具有双轴织构的Cu6tlNi4tl合金基带。该合金基带的(001)面和(111)面极图如图1所示。合金基带表面晶界微取向角的分布曲线如图4。可见，通过两步退火获得了强立方织构的无磁性Cu6tlNi4tl 合金基带，并且小角度晶界含量和孪晶界含量与单层Ni5W合金基带在同一水平，可以满足后续外延过渡层和超导层的需求。实施例2将纯度均为99. 9%的电解Cu及电解Ni，按照铜镍重量为70 30进行配比，将两种原材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得Cu7tlNi3tl合金初始锭子；随后将合金坯锭在850°C保温2小时后进行热锻成长450mm，宽30mm，高15mm的坯锭，然后进行热轧处理， 工艺为随炉升温至850°C保温池后进行热轧，道次变形量为8%，总变形量为30%，最后线切割得到长宽高尺寸分别为20mmX 15mmX IOmm的Cu7tlNi3tl合金坯锭。然后对其进行道次变形量为4%，总变形量为99%的冷轧处理，获得厚度为IOOym的合金基带。将冷轧基带在 Ar/4% H2混合气体保护下采用两步退火工艺，先以5°C /min的升温速率升温至550°C保温30min,再以5°C /min的升温速率升温至950°C保温30min，最终得到无磁性的具有双轴织构的Cu7tlNi3tl合金基带。该合金基带的(001)面和(111)面极图如图2所示。合金基带表面晶界微取向角的分布曲线如图4。可见，通过两步退火获得了强立方织构的无磁性Cu7tlNi3tl 合金基带，并且小角度晶界含量和孪晶界含量与单层Ni5W合金基带在同一水平，可以满足后续外延过渡层和超导层的需求。实施例3将纯度均为99. 9%的电解Cu及电解Ni，按照铜镍重量为80 20进行配比，将两种原材料置于电磁感应真空熔炼炉中熔炼，获得Cu8tlNi2tl合金初始锭子；随后将合金坯锭在850°C保温2小时后进行热锻成长400mm，宽33mm，高17mm的坯锭，然后进行热轧处理， 工艺为随炉升温至850°C保温池后进行热轧，道次变形量为10%，总变形量为40%，最后线切割得到长宽高尺寸分别为20mmX 15mmX IOmm的Cu8tlNi2tl合金坯锭。然后对其进行道次变形量为3 %，总变形量为99. 2 %的冷轧处理，获得厚度为80 μ m的合金基带。将冷轧基带在Ar/4% H2混合气体保护下采用两步退火工艺，先以10°C /min的升温速率升温至550°C 保温30min，再以10°C /min的升温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：索红莉，王金华，邱火勤，马麟，王毅，田辉，袁冬梅，王营霞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：