專利名稱：一種NiW合金基長帶材料的坯錠制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層導(dǎo)體用NiW合金長帶材料的坯錠制備方法，屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高溫超導(dǎo)體在磁懸浮、電纜、限流器、電機(jī)等眾多方面有著潛在的應(yīng)用，需要研發(fā)高性能的百米量級甚至千米量級的長帶材。以YBCO (YBa2Cu3CVx)為代表的第二代高溫涂層超導(dǎo)帶材在實際應(yīng)用化的研發(fā)中，采用壓延輔助雙軸織構(gòu)基板法(RABiTS)工藝路線制備具有高織構(gòu)度、低(無)磁性、高強(qiáng)度的長金屬基帶是獲得高性能涂層超導(dǎo)體應(yīng)用的關(guān)鍵。由于鎳基合金比較容易獲得強(qiáng)立方織構(gòu)，廣泛用于涂層導(dǎo)體用基帶材料的研究。特別是NiW 合金，W的加入大大提高合金強(qiáng)度的同時，還降低了其磁性，被認(rèn)為是涂層導(dǎo)體理想的基板材料。在本發(fā)明之前，專利ZL201010135096. 4公開了一種涂層超導(dǎo)N1-W合金線材的制備方法，其坯錠的制備方法為將鎳塊和鎢塊按照W原子百分比為5%的配比采用真空感應(yīng)熔煉法獲得元素分布均勻的Ni5at.%W(Ni5W)合金鑄錠，在1500°C高溫鍛造、熱軋、最后去氧化皮得到最終的合金坯錠。但是由于鎳和鎢元素的密度和熔點相差較大，制備較大體積的鑄錠時，成分的均勻性難以控制；由于基帶制備中含有冷軋工藝，軋制前后樣品主要在長度方向延展，寬度方向基本無延展，即寬度一定則只能改變厚度或長度，那么厚度增加影響道次量的增加，最終影響基帶的質(zhì)量；增加長度導(dǎo)致鍛造、熱軋加工時間增長，不可控因素變多、組織成分不易均勻，坯錠損耗嚴(yán)重；除此之外，上述坯料的制備工藝較復(fù)雜，需要多種大型的設(shè)備成本過高，不利于大規(guī)模穩(wěn)定化生產(chǎn)。
因此，需要一種制備工藝簡單且穩(wěn)定、損耗少、質(zhì)量均勻的長帶初始坯錠的制備方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種滿足YBCO高溫涂層超導(dǎo)使用的高立方織構(gòu)NiW合金基帶所需的長帶初始坯錠的制備方法。該制備方法在大規(guī)模生產(chǎn)時工藝簡單且穩(wěn)定、損耗少， 可得到軸向質(zhì)量均勻的長帶初始坯錠。
本發(fā)明提供一種高溫涂層超導(dǎo)用NiW合金長基帶所需初始坯錠的制備方法。具體工藝步驟如下
( I)初始合金坯料的制備
采用絕氧熔煉技術(shù)，將鎳塊和鎢塊或鎳粉和鎢粉按照一定百分比混合，其中鎢的摩爾百分比在59Γ7%，再進(jìn)行熔融、精煉、除渣后，得到成分較為均勻的NiW初始合金坯料。
( 2 )初始坯料的熱 擠壓
將NiW初始合金坯料在950°C 1350°C之間利用熱擠壓成形，擠壓比為5 15，最終擠壓得到直徑Φ不小于IOmm的棒材，以保證最終冷軋基帶厚度為6(Γ120 μ m時總軋制變形量大于98%。
(3)初始合金坯料的擴(kuò)散退火
經(jīng)步驟(2)得到的棒材在Ar-H2混合氣體(其中H2體積分?jǐn)?shù)不大于5%)保護(hù)或真空條件(真空度高于I(T4Pa)下，進(jìn)行連續(xù)擴(kuò)散退火，連續(xù)擴(kuò)散退火即連續(xù)均勻化退火，如圖1所示棒材以一定的速度連續(xù)通過加熱區(qū)，棒材在加熱區(qū)的溫度為1300°C 1400°C溫度， 棒材的移動速度ν=5!7 2Φ (單位mm/min)，其中L為加熱區(qū)域長度；隨爐冷卻，使NiW初始鑄錠中元素進(jìn)行充分?jǐn)U散，成分均勻化。
(4)合金圓棒的清洗與盤圓
將熱處理完畢的長合金圓棒通過酸洗或堿洗等工藝去除表面的氧化皮，最終得到表面缺陷少、軸向質(zhì)量分布均勻的長帶用合金坯錠，然后將其盤圓保存。
上述步驟(3)中鑄錠移動速度v=5L/12C> (單位mm/min),即在鑄錠沿直徑方向上以O(shè)為基礎(chǔ)，直徑每增加5mm，則熱處理的時間增加12min。
本發(fā)明與現(xiàn)有NiW合金坯錠制備技術(shù)工藝和所得的坯錠質(zhì)量相比，具有以下特占-^ \\\ ·
1、本發(fā)明采用熱擠壓制備工藝降低了材料的損耗和加工時間，坯錠制備工藝簡化。
2、本發(fā)明采用連續(xù)均勻化退火使得制備的合金坯錠的成分更加均勻。
3、本發(fā)明涉及的合金坯錠，主要用于長基帶的制備，如百米級，甚至千米級長帶， 按照軋制前后體積不變原理，即使NiW基帶長度增加導(dǎo)致所需坯錠的體積增加時，也不再需要更換坯錠制備所需要的大型設(shè)備。


圖1為初始合金坯料的擴(kuò)散退火示意L :加熱區(qū)長度，mm
Φ:擠壓件直徑，mm。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
實施例1
將純度均為99.99%的Ni塊與W塊按摩爾百分含量比為95:5的比例進(jìn)行稱量配料，然后放入真空感應(yīng)熔煉爐中精煉后，澆注到鑄型模中空冷獲得元`素分布較為均勻的 Ni5W合金鑄錠；用車床車去表面缺陷，經(jīng)過熱擠壓成型，截面為圓形，直徑為10mm，長度為1. 5m的合金坯錠；將上述鑄錠在Ar-H2混合氣體保護(hù)下于1300°C，以25mm/min的速度通過 600mm的加熱區(qū)后隨爐冷缺，利將上述樣品酸洗去除表面的氧化層得到最終的合金坯錠。對初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為4% 5%，總變形量99%，最終得厚度為80 μ m,長度為50m冷軋基帶；截取尺寸為IOmmX IOmm冷軋基帶在Ar-H2混合氣體保護(hù)氣氛下退火,其退火工藝為1150°C保溫60min，其中H2體積占Ar-H2混合氣體總體積的4%。該合金基帶具有強(qiáng)立方織構(gòu)，其表面的立方織構(gòu)平均含量與現(xiàn)有工藝相比高或低廣2%。
實施例2
將純度均為99. 99%的Ni塊與W塊按摩爾百分含量比為93:7的比例進(jìn)行稱量配料，然后放入真空感應(yīng)熔煉爐中精煉，澆注到鑄型模中空冷獲得元素分布較為均勻的Ni7W 合金鑄錠；利用車床車去表面缺陷，經(jīng)過熱擠壓成型截面為圓形直徑為15_，長度為3m的合金還錠，將上述擠壓件在Ar-H2混合氣體保護(hù)下于1350°C, 以18mm/min的速度通過600mm 的加熱區(qū)后隨爐冷卻，;將上述樣品酸洗去除表面的氧化層得到最終的合金坯錠。對初始坯錠進(jìn)行冷軋，道次變形量為4°/Γ5%，總變形量99. 5%，最終得厚度為80 μ m,長度為IOOm冷軋基帶；截取尺寸為IOmmX IOmm冷軋基帶在Ar-H2混合氣體保護(hù)氣氛下退火,其退火工藝為 1150°C保溫60min，其中H2體積占Ar-H2混合氣體總體積的4%。該合金基帶具有強(qiáng)立方織構(gòu)，其表面的立方織構(gòu)平均含量與現(xiàn)有工藝相比高或低廣2%。
權(quán)利要求
1.一種NiW合金基長帶材料的坯錠制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)初始合金坯料的制備采用絕氧熔煉技術(shù)，將鎳塊和鎢塊或鎳粉和鎢粉按照一定百分比混合，其中鎢的摩爾百分比在59Γ7%，再進(jìn)行熔融、精煉、除渣后，得到NiW初始合金坯料；(2)初始坯料的熱擠壓將NiW初始合金坯料在950°C 1350°C之間利用熱擠壓成形，擠壓比為5 15，最終擠壓得到直徑Φ不小于IOmm的棒材，以保證最終冷軋基帶厚度為6(Γ120 μ m時總軋制變形量大于98% ；(3)初始合金坯料的擴(kuò)散退火經(jīng)步驟(2)得到的棒材在Ar-H2混合氣體保護(hù)或真空條件下，進(jìn)行連續(xù)擴(kuò)散退火，連續(xù)擴(kuò)散退火即連續(xù)均勻化退火，棒材以一定的速度連續(xù)通過加熱區(qū)，棒材在加熱區(qū)的溫度為 13000C 1400°C溫度，棒材的移動速度ν=5!7 2Φ，單位mm/min，其中L為加熱區(qū)域長度；隨爐冷卻，使NiW初始鑄錠中元素進(jìn)行充分?jǐn)U散，成分均勻化；(4)合金圓棒的清洗與盤圓將熱處理完畢的長合金圓棒通過酸洗或堿洗工藝去除表面的氧化皮，最終得到軸向質(zhì)量分布均勻的長帶用合金坯錠，然后將其盤圓保存。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，步驟(3)Ar-H2混合氣體，其中H2體積分?jǐn)?shù)不大于5% ;真空條件為真空度高于10_4Pa。
全文摘要
一種NiW合金基長帶材料的坯錠制備方法，屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域。先制備NiW初始合金坯料，然后熱擠壓成直徑Φ不小于10mm的棒材，擠壓比為5~15，再進(jìn)行連續(xù)擴(kuò)散退火，棒材以v=5L/12Φ的速度通過溫度為1300℃~1400℃的加熱區(qū)，隨爐冷卻，使NiW初始鑄錠中元素進(jìn)行充分?jǐn)U散，成分均勻化，去除表面的氧化皮，盤圓保存。本發(fā)明工藝簡單且制備的初始坯錠穩(wěn)定、損耗少、質(zhì)量均勻。
文檔編號C21D1/26GK103031503SQ20121058993
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者索紅莉, 馬麟, 李孟曉, 王毅, 王金華, 田輝, 孟易辰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)