一種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為：一種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶，主要由初始原料為采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金外層和初始原料為采用真空感應(yīng)熔煉獲得的W原子百分含量為9%-12%的NiW合金芯層通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)復(fù)合而成，所述的CuNi合金外層與NiW合金芯層之間設(shè)有由銀粉構(gòu)成的連接層。本發(fā)明還公開了該無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶的制備方法。本發(fā)明的Cu基合金復(fù)合基帶界面結(jié)合良好，具有強(qiáng)立方織構(gòu)，在液氮溫區(qū)無鐵磁性并且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。
【專利說明】ー種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫涂層超導(dǎo)體織構(gòu)金屬基帶【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及ー種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]第二代高溫超導(dǎo)材料由于其具有優(yōu)越的物理性能及潛在的價(jià)格優(yōu)勢(shì)使得其在電力、交通、軍事等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。RABiTS技術(shù)即壓延輔助雙軸織構(gòu)基帶技術(shù)是第二代高溫涂層超導(dǎo)制備的主要技術(shù)之一，而作為涂層導(dǎo)體用的最底層即織構(gòu)金屬基帶是RABiTS技術(shù)的關(guān)鍵。目前，Ni5W合金基帶容易得到強(qiáng)立方織構(gòu)，且已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，但是由于其在液氮溫區(qū)具有鐵磁性，且機(jī)械強(qiáng)度不高，不能滿足高性能涂層超導(dǎo)的制備及應(yīng)用，為了解決以上問題，中國專利CN1408889A (
【公開日】2003.4.9)公開了在Cu中加入重量百分含量小于40%的Ni元素，制備出無磁性的銅鎳合金基帯。由于單層無磁性的銅鎳合金基帶的屈服強(qiáng)度不是很高，只能滿足高溫涂層導(dǎo)體的部分應(yīng)用，為了解決Cu基合金基帶機(jī)械強(qiáng)度的問題，中國專利CN101786352A (
【公開日】2010.07.28)公開了ー種層狀的無磁性Cu基合金復(fù)合基帶，該復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度與單層基帶相比有明顯的提高，但是其外層原料為混合粉末，燒結(jié)后坯錠中存在大量的孔洞等缺陷，不利于后續(xù)過渡層及超導(dǎo)層的制備，并且外層原料為混合粉末燒結(jié)得到的復(fù)合坯錠在后續(xù)要進(jìn)行高溫長時(shí)間的均勻化退火，混合粉末也需要通過高能球磨得到，制備エ藝較復(fù)雜，而外層初始原料為熔煉CuNi合金坯錠，芯層為熔煉NiW合金坯錠制備的Cu基合金復(fù)合基帶不僅能提高Cu基合金復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)外層初始原料為熔煉坯錠制備的復(fù)合基帶表面缺陷少，初始原料制備エ藝較簡單并容易批量化生產(chǎn)，更有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了ー種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帯，以滿足更多領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
[0004]本發(fā)明解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供了一種用于強(qiáng)度更高的織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶的制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:ー種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帯，主要由初始原料為采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金外層和初始原料為采用真空感應(yīng)熔煉獲得的W原子百分含量為9%-12%的NiW合金芯層通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)復(fù)合而成，其特征在于:所述的CuNi合金外層與NiW合金芯層之間設(shè)有由銀粉構(gòu)成的連接層。
[0006]本發(fā)明所述的無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(I )、復(fù)合坯錠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模具填充
將采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金和W原子百分含量為9%-12%的NiW合金鑄錠經(jīng)過高溫鍛造及線切割，將得到的CuNi合金坯錠和NiW合金坯錠分別定義為A和B，將銀粉定義為C，按A-C-B-C-A的順序分層置于模具中，其中A、C和B的厚度比例為10:1:20^30 ；
(2)復(fù)合坯錠的壓制與燒結(jié)
采用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)，將已填充了 A-C-B-C-A樣品的模具放入燒結(jié)設(shè)備中，在真空條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700-750°C，時(shí)間為5-10min ；
(3)復(fù)合坯錠的熱軋
將燒結(jié)得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，熱軋溫度?50°C保溫lh，熱軋的道次變形量為109^15%，總變形量為50%飛0%，得到大變形量冷軋前的初始復(fù)合坯錠；
(4)復(fù)合坯錠的冷軋及再結(jié)晶熱處理
將熱軋得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為1%，總變形量為95%，在整個(gè)冷軋過程中，總變形量在50%之前冷軋每道次之后必須保證軋制方向不變，不能顛倒基帶的上下表面或反向軋制，最后采用900°C保溫3(T60min的再結(jié)晶熱處理得到無磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)的Cu基合金復(fù)合基帯。
[0007]由于外層的熔煉法制備的CuNi合金與芯層的Ni9%_12%W合金的延展性差別較大，直接采用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備得到的復(fù)合坯錠界面之間的結(jié)合力很差，在隨后的冷軋中很容易開裂，本發(fā)明在真空感應(yīng)熔煉制備的外層和芯層材料之間加入一定厚度的銀粉作為連接層，可以增加外層和芯層之間的結(jié)合強(qiáng)度，并且可以有效地避免后續(xù)熱軋及大變形量冷軋導(dǎo)致的層間開裂。
【專利附圖】

【附圖說明】
`[0008]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的復(fù)合基帶的(001)面極圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例2制得的復(fù)合基帶的(001)面極圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制得的復(fù)合基帶的(001)面極圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下通過實(shí)施例形式的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)ー步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0010]實(shí)施例1
將采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量為49%的CuNi合金和W的原子百分含量為9%-12%的NiW合金鑄錠經(jīng)過高溫鍛造及線切割，將得到的CuNi合金坯錠和NiW合金坯錠分別定義為A和B，將銀粉定義為C，按A-C-B-C-A的順序分層置于模具中，其中A、C和B的厚度比例為10:1:20^30 ；
采用放電等離子體燒結(jié)技木，將已填充了 A-C-B-C-A樣品的模具放入燒結(jié)設(shè)備中，在真空條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-800°C，時(shí)間為5-10min ；
將燒結(jié)得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚恚瑹彳垳囟葹?50°C保溫lh，熱軋的道次變形量為109^15%，總變形量為50%飛0%，得到大變形量冷軋前的初始復(fù)合坯錠；
將熱軋得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為1%，總變形量為95%，在整個(gè)冷軋過程中，總變形量在50%之前冷軋每道次之后必須保證軋制方向不變，不能顛倒基帶的上下表面或反向軋制，最后采用900°C保溫60min的再結(jié)晶熱處理得到無磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)的Cu基合金復(fù)合基帯。
[0011]該Cu基合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖如圖1所示；該Cu基合金復(fù)合基帶在室溫下的屈服強(qiáng)度為240MPa，是相應(yīng)單層CuNi合金基帶的1.9倍。
[0012]實(shí)施例2
將采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量為46%的CuNi合金和W的原子百分含量為9%-12%的NiW合金鑄錠經(jīng)過高溫鍛造及線切割，將得到的CuNi合金坯錠和NiW合金坯錠分別定義為A和B，將銀粉定義為C，按A-C-B-C-A的順序分層置于模具中，其中A、C和B的厚度比例為10:1:20^30 ；
采用放電等離子體燒結(jié)技木，將已填充了 A-C-B-C-A樣品的模具放入燒結(jié)設(shè)備中，在真空條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-800°C，時(shí)間為5-10min ;將燒結(jié)得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚?，熱軋溫度?50°C保溫lh，熱軋的道次變形量為109^15%，總變形量為50%飛0%，得到大變形量冷軋前的初始復(fù)合坯錠；
將熱軋得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為1%，總變形量為95%，在整個(gè)冷軋過程中，總變形量在50%之前冷軋每道次之后必須保證軋制方向不變，不能顛倒基帶的上下表面或反向軋制，最后采用900°C保溫50min的再結(jié)晶熱處理得到無磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)的Cu基合金復(fù)合基帯。
[0013]該Cu基合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖如圖2所示；該Cu基合金復(fù)合基帶在室溫下的屈服強(qiáng)度為220MPa，是相應(yīng)單層CuNi合金基帶的1.7倍。
[0014]實(shí)施例3` 將采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量為43%的CuNi合金和W的原子百分含量為9%-12%的NiW合金鑄錠經(jīng)過高溫鍛造及線切割，將得到的CuNi合金坯錠和NiW合金坯錠分別定義為A和B，將銀粉定義為C，按A-C-B-C-A的順序分層置于模具中，其中A、C和B的厚度比例為10:1:20^30 ；
采用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)，將已填充了 A-C-B-C-A樣品的模具放入燒結(jié)設(shè)備中，在真空條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750-800°C，時(shí)間為5-10min ；
將燒結(jié)得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚恚瑹彳垳囟葹?50°C保溫lh，熱軋的道次變形量為109^15%，總變形量為50%飛0%，得到大變形量冷軋前的初始復(fù)合坯錠；
將熱軋得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為1%，總變形量為95%，在整個(gè)冷軋過程中，總變形量在50%之前冷軋每道次之后必須保證軋制方向不變，不能顛倒基帶的上下表面或反向軋制，最后采用900°C保溫30min的再結(jié)晶熱處理得到無磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)的Cu基合金復(fù)合基帯。
[0015]該Cu基合金復(fù)合基帶表面的(001)面極圖如圖3所示；該Cu基合金復(fù)合基帶在室溫下的屈服強(qiáng)度為210MPa，是相應(yīng)單層CuNi合金基帶的1.5倍。
【權(quán)利要求】
1.ー種無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶，主要由初始原料為采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金外層和初始原料為采用真空感應(yīng)熔煉獲得的W原子百分含量為9%-12%的NiW合金芯層通過放電等離子燒結(jié)技術(shù)復(fù)合而成，其特征在于:所述的CuNi合金外層與NiW合金芯層之間設(shè)有由銀粉構(gòu)成的連接層。
2.—種權(quán)利要求1所述的無磁性、高強(qiáng)度織構(gòu)Cu基合金復(fù)合基帶的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)、復(fù)合坯錠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模具填充 將采用真空感應(yīng)熔煉獲得的Ni重量百分含量小于50%的CuNi合金和W原子百分含量為9%-12%的NiW合金鑄錠經(jīng)過高溫鍛造及線切割，將得到的CuNi合金坯錠和NiW合金坯錠分別定義為A和B，將銀粉定義為C，按A-C-B-C-A的順序分層置于模具中，其中A、C和B的厚度比例為10:1:20~30 ； (2)復(fù)合坯錠的壓制與燒結(jié) 采用放電等離子體燒結(jié)技術(shù)，將已填充了 A-C-B-C-A樣品的模具放入燒結(jié)設(shè)備中，在真空條件下邊加壓邊燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700-750°C，時(shí)間為5-10min ； (3)復(fù)合坯錠的熱軋 將燒結(jié)得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行熱軋?zhí)幚恚瑹彳垳囟葹?50°C保溫lh，熱軋的道次變形量為10%-15%，總變形量為50%-60%，得到大變形量冷軋前的初始復(fù)合坯錠； (4)復(fù)合坯錠的冷軋及再結(jié)晶熱處理 將熱軋得到的復(fù)合坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為1%，總變形量為95%，在整個(gè)冷軋過程中，總變形量在50%之前冷軋每道次之后必須保證軋制方向不變，不能顛倒基帶的上下表面或反向軋制，最后采用900°C保溫30~60min的再結(jié)晶熱處理得到無磁性、高強(qiáng)度、強(qiáng)立方織構(gòu)的Cu基合金復(fù)合基帯。
【文檔編號(hào)】B32B37/10GK103496205SQ201310423794
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】劉志勇, 楊楓, 宋桂林, 張卉, 安義鵬, 常方高 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)