[发明专利]一种高立方织构含量、高强度、低磁性Ni-5at.%W合金长带的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温涂层超导体用立方织构镍钨合金基带的制备方法,尤其涉及一种高立方织构含量、高强度、低磁性Ni-5at.%W合金长带的制造方法，属于高温涂层超导基带制备技术领域。 

背景技术

自从上世纪80年代第二代高温超导体（钇钡铜氧（YBa₂Cu₃O_7-X））被科学家发现以来，二代高温超导技术已经得到了长足的发展。上世纪90年代中旬，美国ORNL实验室发明RABiTS技术以来，这种涂层导体制备技术以其制备方法快速和适合工业化生产而得到科学界广泛的应用。这种技术的关键在于得到高强度的立方织构基带，以能够在其上生长双轴织构的过渡层，然后再在过渡层上沉积相同织构的钇钡铜氧超导层。而镍基合金基带是目前为止研究最系统、最成熟的基带之一，尤以镍钨合金为典型。 

镍钨合金初始坯锭的制备对于基带的性能尤其关键。锻造可以消除铸造缺陷，打碎柱状晶，改善宏观偏析。而锻造不当造成的锻件缺陷会影响后续热轧、冷轧的加工质量，从而严重影响基带的力学性能和织构质量。而本发明中针对镍钨合金圆棒的特殊锻造工艺，可在有效消除铸造缺陷的基础上得到晶粒尺寸均匀、平均晶粒度为3~7mm的纤维状锻态组织的圆棒。这为后续的孔型热轧和初始坯锭的质量提供了有力的保障。 

虽然Ni-5at.%W合金通过传统的制备工艺很容易得到高的立方织构含量，但其较低的强度对后续辊对辊沉积过渡层和超导层有一定的限制性；而其较高的居里温度（有磁性）会在超导线带材实际应用中产生磁滞损耗。所以，本发明的创新在于将高强度、无磁性的商业用哈氏合金棒材插入到Ni-5at.%W合金圆形锻棒中，共同进行热轧复合。起到了增加机械强度，降低长带整体磁性的作用。 

最终EBSD测得Ni-5at.%W合金长带整体的立方织构含量大于95%。室温下，基带的屈服强度可达到230Mpa，远大于传统Ni-5at.%W合金的170Mpa。 

目前针对立方织构镍钨基带的工艺，有关百米级长带的生产工艺还鲜有报道，尤其是针对镍钨合金初始坯锭的锻造工艺和复合热轧工艺。 

发明内容

本发明的目的是在传统制备基带短样品工艺的基础上，提供了一种涂层导体用镍钨合金长带的制备方法，针对Ni-5at.%W合金坯锭制定特殊的锻造工艺，在锻棒中插入商业化哈氏合金起到降低长带整体磁性和提高强度的作用。能够制备出具有高立方织构{100}<001>、高强度、低磁性的镍钨合金基带，以满足外延生长高质量YBCO膜的基带材料的需要。 

本发明一种高立方织构含量、高强度、低磁性Ni-5at.%W合金长带的制造方法，通过中频真空感应熔炼制备Ni-W合金坯锭，坯锭经过热锻、制备多芯复合圆棒、孔型热轧、冷轧和动态退火处理得到百 米级的基带，具体包括以下步骤： 

（1）在保护气氛下，采用中频真空感应熔炼技术，将纯度为99.95%的电解镍板和纯度为99.99%的钨块按照摩尔比95:5的比例放入真空感应炉中进行熔炼，得到高为15~19cm、直径65~75mm的化学成分均匀的Ni-W合金铸锭； 

（2）将Ni-W合金铸锭机械去氧化皮之后用锤上自由锻进行热锻，控制初锻温度为1200℃，终锻温度为900℃，得到直径28~30mm的锻件； 

该锻造工艺的技术优选（见附图1）：在切除铸锭的冒口后，将高为15~19cm、直径为65~75mm的铸锭表面的油污、氧化皮除去；在热锻之前，将铸锭先在80℃预热20min，再在铸锭表面涂覆锻造用玻璃防护润滑剂，润滑剂厚度控制在0.1~0.2mm；将坯锭放入马弗炉中，随炉升温至1200℃，升温速率8℃/min，并保温20min；将锤头预热到300℃，同时，将坯锭取出，并在30s内用锤上自由锻进行热锻；控制初锻温度为1200℃，终锻温度为900℃；第一火要先镦粗再拔长，将坯锭锻至截面尺寸为35~40mm的八角方锭，然后放入马弗炉中加热至1200℃，保温10min；第二火，要在20s内进行自由锻，用圆砧将坯锭外沿打圆，锻至直径30~32mm的圆截面坯锭；终锻时，轴径方向的尺寸要控制一致并修光锻件表面；锻后，将锻件随炉冷却至500℃，然后空冷；最后得到直径为28~30mm的圆棒锻件。 

优选当第一火的锻件温度降至900℃后，要将锻坯重新放入马弗炉中加热至1200℃，然后再进行打圆的锻造工序，打圆的锻造工序 共进行6~10次。