[发明专利]一种提高无磁性织构铜镍合金复合基带机械强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高无磁性织构铜镍合金复合基带机械强度的方法，属于强化高温涂层超导体用织构金属基带技术领域。

背景技术

自1987年YBa₂Cu₃O_7-δ高温超导材料被发现以来，减少其制作难度，使其易于工业化生产成为了科学家们主要的研究方向，高温涂层超导体材料是一种具有卓越性能的功能材料，而获得高性能的韧性金属基底是制备性能优良的高温涂层超导体线带材的基础。目前，Ni5W合金基带已经商业化生产，但是由于其在液氮温区具有铁磁性，在交流电的应用中会造成磁滞损耗，制备无磁性、高强度织构金属基带是涂层超导用织构金属基带发展的重要方向。研究表明，随着W原子含量的升高，镍钨合金基带的居里温度逐渐降低，机械强度逐渐升高，但是当W原子百分含量大于5%之后难以通过传统的织构金属基带制备方法在镍钨合金基带表面得到强立方织构。研究发现，铜的含量在54at.%以上时，铜镍合金基带在液氮温区下是无铁磁性的，并且铜的价格相对镍和钨较便宜，但是铜镍合金基带的屈服强度较低，为了增加铜镍合金基带的机械强度，公开号为CN101786352A的专利公开了一种无磁性立方织构铜基合金复合基带的制备方法，采用冷等静压和放电等离子体烧结制坯路线制备得到了无磁性铜镍复合基带，其外层为无磁性铜镍合金，芯层为高强度镍钨合金，与相应的单层铜镍合金基带相比，铜镍复合基带有效提高了基带的整体机械强度，但是该专利中采用冷等静压压制后需要高温长时间的热处理，增加了生产成本，并且采用冷等静压制坯路线得到的复合坯锭表面致密性较差，不利于后续外延生长高性能的过渡层和超导层；放电等离子体烧结的设备较复杂，维护费用较高，不适合工业化生产，因此，如何成功制备低成本的高性能铜镍复合基带是工业化生产织构金属基带面临的一个新的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供了一种提高无磁性织构铜镍合金复合基带机械强度的方法，该方法改善了单层铜镍合金基带的机械强度，降低了生产成本，制备出了无铁磁性、高强度、强立方织构铜镍合金复合基带。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种提高无磁性织构铜镍合金复合基带机械强度的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S100：初始铜镍合金复合坯锭的制备

步骤S101：采用真空感应熔炼分别获得镍的重量百分含量为55%~57%的铜镍合金铸锭和钨的原子百分含量为8.2%~8.7%的镍钨合金铸锭；

步骤S102：分别对步骤S101得到的铜镍合金铸锭和镍钨合金铸锭进行高温锻造及热轧；

步骤S103：将经过步骤S102处理的热轧铜镍合金铸锭和镍钨合金铸锭均切割成长×宽×高为15mm×10mm×1.5mm的长方体，再用200#水砂纸对热轧铜镍合金铸锭和镍钨合金铸锭进行表面打磨得到铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭；

步骤S104：将经过步骤S103处理过的铜镍合金坯锭和镍钨合金坯锭分别定义为A和B，将A和B按照A-B-A的顺序叠放在一起，最后采用点焊或滚焊沿合金坯锭的四周将三层合金坯锭焊接在一起得到初始铜镍合金复合坯锭；

步骤S200：初始铜镍合金复合坯锭的轧制及再结晶热处理

步骤S201：将步骤S104得到的初始铜镍合金复合坯锭进行温轧，温轧工艺为：将初始铜镍合金复合坯锭在350℃保温1小时后进行轧制，轧制只有一道次，变形量为50%；

步骤S202：对经过步骤S201处理的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为10%，总变形量为93%；

步骤S203：将经过步骤S202处理的复合坯锭进行再结晶热处理，热处理工艺为：850℃保温40~60min，最终制得无铁磁性、高强度、强立方织构铜镍合金复合基带。

通过本发明的方法制备的织构铜镍合金复合基带具有以下特点：

1、本发明以熔炼制坯路线得到铜镍合金作为复合坯锭的外层材料，得到的复合基带表面致密性好；

2、本发明将内外层初始坯锭表面进行打磨，增加内外层坯锭表面的粗糙度，在温轧过程中增强了层间结合力，避免了开裂或分层；

3、采用点焊或滚焊的方法将三层合金坯锭焊接在一起得到初始铜镍合金复合坯锭，操作方法简单、实用且成本低廉，适用于工业化生产；

4、采用温轧进行大道次变形量，实现较大轧制力轧制，更容易轧制成功，增加了成材率；

5、本发明采用的再结晶工艺使内外层原子进行互扩散进而获得整体无磁性的强立方织构铜镍复合基带。

附图说明