專利名稱：一種改善高鎢含量Ni-W合金基帶立方織構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體織構(gòu)金屬基帶領(lǐng)域，具體涉及立方織構(gòu) 鎳?guó)o(Ni-W)金屬基帶的制備方法。
背景技術(shù)：
以YBC0為代表的第二代高溫涂層導(dǎo)體自發(fā)現(xiàn)以來受到了人們廣泛的關(guān) 注。到目前為止，通過壓延輔助雙軸織構(gòu)技術(shù)可以〗氐成本的獲得106A/cm2 以上的臨界電流密度值，使其大規(guī)模應(yīng)用迫在眉睫。壓延輔助雙軸織構(gòu)技 術(shù)的關(guān)鍵之一就是制備織構(gòu)的金屬基帶，鎳及鎳合金基帶由于比較容易獲 得強(qiáng)的立方織構(gòu)是人們研究比較多的基帶材料。如今，Ni-5at. W(Ni5W)織 構(gòu)金屬基帶已經(jīng)可以商業(yè)化生產(chǎn)，但在YBC0超導(dǎo)線帶材的實(shí)際應(yīng)用溫度為 液氮溫區(qū)(77K左右)，而由于Ni5W合金的居里轉(zhuǎn)變溫度較高，使其在輸送 交變電流時(shí)產(chǎn)生交流損耗，而且為了進(jìn)一步提高涂層導(dǎo)體的工程電流密度， 對(duì)其機(jī)械性能提出了更高的要求。研究表明，增加W含量能夠改善NiW合 金的磁性能，當(dāng)W含量達(dá)到9. 3°/。時(shí)，其居里轉(zhuǎn)變溫度降到77K以下，同時(shí) 其機(jī)械性能得到了極大地提升。但由于W含量的增加，NiW合金的層錯(cuò)能大 大降低，當(dāng)W含量大于5。/。后，通過傳統(tǒng)的軋制以及再結(jié)晶熱處理手段很難 獲得較高的立方織構(gòu)含量。因此，如何獲得銳利立方織構(gòu)的高W含量NiW 合金基帶是面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備銳利立方織構(gòu)的高W含量NiW合金基 帶的方法。
本發(fā)明通過在NiW合金中添力。微量的Ag元素，通過Ag的微合金化抑 制NiW合金中S元素對(duì)立方織構(gòu)的破壞，從而改善高W含量NiW合金基帶 的立方織構(gòu)含量，具體包括以下步驟
1)在保護(hù)氣氛中，將純度為99. 99%的Ag粉高能球磨，球磨方式為濕 磨，每球磨15min后停5min，有效球磨時(shí)間為3~6h，獲得粒度小于lum 的Ag粉末(粒度較小的Ag粉末能有效地在晶界處抑制S元素對(duì)立方織構(gòu) 形成的有害影響)；
2 )將Ni粉和W粉按照W原子占Ni和W原子總數(shù)的7 ~ 9. 3%進(jìn)行混合 后，加入步驟1)中球磨后的Ag粉末，并于保護(hù)氣氛中J求磨時(shí)間l~4h， 得到Ni-W-Ag混合粉末；Ni-W-Ag混合粉末中Ag 4分末的含量為100 ~ lOOO卯m;
3 )在N2氣保護(hù)條件下，將Ni-W-Ag混合粉末熱等靜壓燒結(jié)制備初始坯 錠，燒結(jié)溫度為1000 ~ 1400°C，燒結(jié)時(shí)間為l 4h，壓強(qiáng)為50~ 200MPa;
4) 將初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量3~6%，總變形量大于95%，獲 得冷軋帶材；
5) 在保護(hù)氣氛中將冷軋帶材進(jìn)行兩步退火首先于600 80(TC保溫 30 ~ 60min(即再結(jié)晶形核退火，使基帶獲得具有擇優(yōu)長(zhǎng)大優(yōu)勢(shì)的立方晶核) 后，升溫至1100 1400。C保溫().5~3h (即立方晶粒長(zhǎng)大退火)，得到高鴒 含量Ni-W合金基帶。其中，所述的保護(hù)氣氛為Ar與H2的混合氣體，混合氣體中，比的體積 百分比為4%。
本發(fā)明的技術(shù)核心是在步驟1)中獲得納米級(jí)的高純Ag粉末，經(jīng)步驟 2 )使其與NiW粉末充分混合，經(jīng)3 )中熱等靜壓燒結(jié)制備獲得Ag均勻分布 的初始坯錠，使其在后續(xù)的再結(jié)晶退火中能在基帶整體范圍內(nèi)抑制有害元 素S對(duì)立方織構(gòu)形成的不利影響。
本發(fā)明技術(shù)的關(guān)鍵是由于在W含量較高的NiW合金中不可避免的存在 有害元素S,在再結(jié)晶過程中S元素在晶界處釘扎抑制了位錯(cuò)的滑移從而形 成大量的孿晶損害立方晶粒的形成，通過添加微量Ag元素，使Ag在晶界 處與S元素竟?fàn)幭齋元素在晶界的釘扎影響，從而提高位錯(cuò)的滑移能力 減少孿晶的形成，能夠有效的提高立方織構(gòu)的含量。
另外，由于Ag元素的加入，使再結(jié)晶微觀組織呈現(xiàn)"長(zhǎng)條狀"有利于 后續(xù)超導(dǎo)層電流的傳輸從而提高涂層導(dǎo)體的臨界電流密度。
本發(fā)明具有以下有益效果
與現(xiàn)有的制備高W含量(7~9. 3at.°/。) Ni-W合金基帶的技術(shù)相比，本 發(fā)明采用在初始合金粉末中加入納米級(jí)的高純Ag粉，使其在后續(xù)的再結(jié)晶 退火過程中抑制S元素對(duì)立方織構(gòu)的有害影響，通過此方法制備的Ni-W合 金基帶具有銳利的立方織構(gòu)和良好的表面質(zhì)量，可以直接外延生長(zhǎng)過渡層 和超導(dǎo)層。同時(shí)由于此種Ni-W合金基帶再鍍制YBCO超導(dǎo)膜厚晶粒具有"長(zhǎng) 條狀"分布，有利于電流的傳輸，從而整體提高YBCO涂層導(dǎo)體的輸流能力。


圖1、實(shí)施例1中制備的基帶的(111)及(100)面極圖。 圖2、實(shí)施例2中制備的基帶的(111)及(100)面極圖。 圖3、實(shí)施例3中制備的基帶的(111)及(100)面極圖。 以下結(jié)合具體附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一 步描述。 實(shí)施例1
1 )在保護(hù)氣氛(Ar-4%H2)中，將純度為99. 99%的Ag粉高能球磨，球 磨方式為濕磨，每球磨15min后停5min，有效球磨時(shí)間為4h，獲得粒度約 800nm的Ag并分末；
2 )將純度為99. 9%的Ni粉和純度為99. 9°/。的W粉按照Ni原子和W原 子比為93: 7進(jìn)行混合后，加入步驟l)中球磨后的Ag粉末，并于保護(hù)氣 氛(Ar-4°/。H2)中球磨lh，得到Ni-W-Ag混合粉末；Ni-W-Ag混合粉末中Ag 粉末的含量為100卯m;
3 )在N2氣保護(hù)條件下，將Ni-W-Ag混合粉末熱等靜壓燒結(jié)制備初始坯 錠，燒結(jié)溫度為120(TC,燒結(jié)時(shí)間為3h,壓強(qiáng)為lOOMPa;
4)將初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量5%,總變形量99%，獲得80um 的冷軋帶材；
5 )在保護(hù)氣氛(Ar-4%H2)中將冷軋帶材進(jìn)行兩步退火首先于700°C， 保溫30min后，升溫至1300°C,保溫lh，得到織構(gòu)的Ni-7at. %W合金基帶。
該基帶的(111)面和(100)面極圖如圖1所示，可見通過Ag合金化， 獲得了強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni-7at.。/。W合金基帶。
實(shí)施例21 )在保護(hù)氣氛(Ar-4%H2)中，將純度為99. 99%的Ag粉高能球磨，球 磨方式為濕磨，每3求磨15min后停5min，有效3求磨時(shí)間為3h，獲得粒度約 900nm的Ag粉末；
2 )將純度為99. 9%的Ni粉和純度為99. 9%的W 4分4會(huì)照Ni原子和W原 子比為90. 7: 9. 3進(jìn)行混合后，加入步驟1)中球磨后的Ag粉末，并于保 護(hù)氣氛(Ar-4%H2)中球磨2h，得到Ni-W-Ag混合粉末；Ni-W-Ag混合粉末 中Ag粉末的含量為500卯m;
3 )在N2氣保護(hù)條件下，將Ni-W-Ag混合粉末熱等靜壓燒結(jié)制備初始坯 錠，燒結(jié)溫度為130(TC，燒結(jié)時(shí)間為3h，壓強(qiáng)為150MPa;
4) 將初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量5%,總變形量99%,獲得80um 的冷軋帶材；
5) 在保護(hù)氣氛(Ar-4Wl2)中將冷軋帶材進(jìn)行兩步退火首先于750。C, 保溫30min后，升溫至1400。C,保溫lh，得到織構(gòu)的Ni-9. 3at. %W合金基帶。
該基帶的(111)面和(100)面極圖如圖2所示，可見通過Ag合金化， 獲得了強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni-9. 3at.°/ W合金基帶，由于該基帶具有較高的屈服 強(qiáng)度以及在77K時(shí)表現(xiàn)為無磁性，可滿足后續(xù)外延過渡層及超導(dǎo)層的要求。
實(shí)施例3
1)在保護(hù)氣氛(Ar-4%H2)中，將純度為99. 99%的Ag粉高能球磨，球 磨方式為濕磨，每球磨15min后停5min，有效球磨時(shí)間為6h，獲得粒度約 600腿的Ag粉末;2 )將純度為99. 9°/。的Ni粉和純度為99. 9°/。的W粉按照Ni原子和W原 子比為90. 7: 9. 3進(jìn)行混合后，加入步驟1 )中球磨后的Ag粉末，并于保 護(hù)氣氛(Ar-4°/。H2)中球磨4h,得到Ni-W-Ag混合粉末；Ni-W-Ag混合粉末 中Ag粉末的含量為1000卯m;
3 )在N2氣保護(hù)條件下，將Ni-W-Ag混合粉末熱等靜壓燒結(jié)制備初始坯 錠，燒結(jié)溫度為1000。C，燒結(jié)時(shí)間為3h，壓強(qiáng)為150MPa;
4) 將初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量5%,總變形量99%,獲得80um 的冷軋帶材；
5) 在保護(hù)氣氛(Ar-4訓(xùn)2)中將冷軋帶材進(jìn)行兩步退火首先于750。C， 保溫30min后，升溫至1350。C，保溫lh，得到織構(gòu)的Ni-9. 3at.，合金基帶。
該基帶的(111 )面和(100)面極圖如圖3所示，可見通過Ag合金化， 獲得了強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni-9. 3at.°/。W合金基帶，由于該基帶具有較高的屈服 強(qiáng)度以及在77K時(shí)表現(xiàn)為無磁性，可滿足后續(xù)外延過渡層及超導(dǎo)層的要求。
權(quán)利要求
1、一種改善高鎢含量Ni-W合金基帶立方織構(gòu)的方法，其特征在于，包括以下步驟1)在保護(hù)氣氛中，將純度為99.99％的Ag粉高能球磨，球磨方式為濕磨，每球磨15min后停5min，有效球磨時(shí)間為3～6h，獲得粒度小于1um的Ag粉末；2)將Ni粉和W粉按照W原子占Ni和W原子總數(shù)的7～9.3％進(jìn)行混合后，加入步驟1)中球磨后的Ag粉末，并于保護(hù)氣氛中球磨時(shí)間1～4h，得到Ni-W-Ag混合粉末；Ni-W-Ag混合粉末中Ag粉末的含量為100～1000ppm；3)在N2氣保護(hù)條件下，將Ni-W-Ag混合粉末熱等靜壓燒結(jié)制備初始坯錠，燒結(jié)溫度為1000～1400℃，燒結(jié)時(shí)間為1～4h，壓強(qiáng)為50～200MPa；4)將初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量3～6％，總變形量大于95％，獲得冷軋帶材；5)在保護(hù)氣氛中將冷軋帶材進(jìn)行兩步退火首先于600～800℃保溫30～60min后，升溫至1100～1400℃保溫0.5～3h，得到高鎢含量Ni-W合金基帶。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的保護(hù)氣氛為Ar與H2 的混合氣體，混合氣體中，112的體積百分比為4%。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體織構(gòu)金屬基帶領(lǐng)域。本發(fā)明通過在NiW合金中添加微量的Ag元素，通過Ag的微合金化抑制NiW合金中S元素對(duì)立方織構(gòu)的破壞，從而改善高W含量NiW合金基帶的立方織構(gòu)含量，獲得高立方織構(gòu)含量的金屬基帶。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行，所制備的Ni-W合金基帶具有良好的表面質(zhì)量和銳利的立方織構(gòu)，可以直接外延生長(zhǎng)過渡層和超導(dǎo)層；同時(shí)在液氮溫區(qū)無(低)磁性，并具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，可以滿足進(jìn)一步提高YBCO涂層導(dǎo)體性能的要求。
文檔編號(hào)H01B13/00GK101635187SQ20091009189
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者敏 劉, 王建宏, 祝永華, 索紅莉, 躍 趙, 麟 馬, 高培闊, 高忙忙 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)