一種涂層導(dǎo)體用百米級(jí)Ni-5at.%W合金基帶的軋制方法
【專利摘要】一種涂層導(dǎo)體用百米級(jí)Ni-5at.%W合金基帶的軋制方法屬于金屬材料軋制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明結(jié)合了二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)的各自優(yōu)勢(shì)，二輥軋機(jī)用于開(kāi)坯和中間軋制，四輥軋機(jī)用于終軋，避免了二輥軋機(jī)終軋或者四輥軋機(jī)開(kāi)坯等加工困難的問(wèn)題，可提高生產(chǎn)效率，降低軋機(jī)損耗。同時(shí)采用四輥軋機(jī)終軋，其軋制出的帶材厚度較二輥軋機(jī)均勻，帶材板型好，軋向質(zhì)量分布均勻。本發(fā)明的三段式軋制的每段第一道次均采用10～20%的壓下量，三段式軋制中對(duì)軋輥表面粗糙度的要求依次遞進(jìn)。本發(fā)明能夠最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備，生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品，提高其生產(chǎn)效率，增加良品率，降低軋機(jī)損耗，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
【專利說(shuō)明】—種涂層導(dǎo)體用百米級(jí)N1-5at.%W合金基帶的軋制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂層導(dǎo)體專用的百米量級(jí)N1-5at.%w合金基帶的軋制方法，屬于金屬材料軋制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]以釔鋇銅氧(YBa2Cu307_x，簡(jiǎn)稱YBC0)為代表的第二代高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體，可實(shí)現(xiàn)大電流傳輸應(yīng)用，幾乎無(wú)傳輸損耗。但因其具有脆性陶瓷結(jié)構(gòu)，需以涂覆的方式在具有雙軸織構(gòu)的韌性金屬基帶上外延生長(zhǎng)YBCO超導(dǎo)材料才可滿足應(yīng)用需求。但在實(shí)際應(yīng)用中，超導(dǎo)材料不同于普通導(dǎo)體，無(wú)法像普通導(dǎo)體那樣將兩段導(dǎo)線直接接觸進(jìn)行連接來(lái)增加超導(dǎo)導(dǎo)線的長(zhǎng)度，由于接觸電阻的阻抗比超導(dǎo)材料大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此超導(dǎo)導(dǎo)線中承載的大電流會(huì)在接觸點(diǎn)聚積大量的熱能，導(dǎo)致超導(dǎo)導(dǎo)線燒毀，整條超導(dǎo)線纜失超。目前超導(dǎo)導(dǎo)線的連接多采用擴(kuò)散連接等方法，成本很高，因此生產(chǎn)出單根長(zhǎng)度長(zhǎng)，又具有良好雙軸織構(gòu)和表面粗糙度的韌性金屬基帶是實(shí)現(xiàn)YBCO超導(dǎo)材料應(yīng)用的前提。由于采用壓延輔助雙軸織構(gòu)基板法(RABiTS)對(duì)金屬Ni進(jìn)行形變加工和熱處理，極容易實(shí)現(xiàn)YBCO所需的雙軸織構(gòu)，加入5at.%的W在不影響織構(gòu)形成的前提下還可大大提高Ni基合金的機(jī)械性能，因此國(guó)際上多家科研機(jī)構(gòu)將工業(yè)化生產(chǎn)百米級(jí)N1-5at.%ff合金基帶作為目前的研發(fā)目標(biāo)。
[0003]申請(qǐng)專利201210489278.0和201210592643.0均是涉及N1-W合金長(zhǎng)基帶的制造方法，但其中對(duì)于軋制過(guò)程的描述有著本質(zhì)的區(qū)別:前者采用精密二輥軋機(jī)，將10?20mm厚的初始坯錠軋制到40?80 μ m，后者采用精密四輥軋機(jī)將10?12mm厚的初始坯錠軋制到80?100 μ m。由于二輥軋機(jī)是直接承受軋制力，輥徑相對(duì)較大,與軋件接觸面積較大，軋制力也較大，但對(duì)軋件的最小厚度有所限制；而四輥軋機(jī)則是在二輥軋機(jī)基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)大的支撐輥，提高了整體輥系的剛度，工作輥輥徑相對(duì)較小，與軋件接觸面積較小，軋制力也較小，但可以把軋件軋得更薄，因此只用其中一種軋機(jī)進(jìn)行軋制，如采用二輥軋機(jī)進(jìn)行終軋，或者采用四輥軋機(jī)進(jìn)行開(kāi)坯，都會(huì)對(duì)軋機(jī)產(chǎn)生很大損耗，也不利于生產(chǎn)效率的提高。
[0004]為了提高生產(chǎn)效率，通過(guò)調(diào)整軋制工藝，結(jié)合二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)的優(yōu)勢(shì):二輥軋機(jī)用于開(kāi)坯和中間軋制，四輥軋機(jī)用于終軋，可以提高涂層導(dǎo)體用百米級(jí)Ni_5at.%W合金基帶的生產(chǎn)效率，增加良品率，降低軋機(jī)的損耗，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。結(jié)合目前生產(chǎn)線帶材企業(yè)常用的軋機(jī)規(guī)格，進(jìn)一步優(yōu)化軋制工藝，則可最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)出高附加值的涂層導(dǎo)體用百米級(jí)N1-5at.%ff合金基帶產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種涂層導(dǎo)體專用的百米量級(jí)Ni_5at.%ff合金基帶的軋制方法,能夠最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備，生產(chǎn)出高附加值的涂層導(dǎo)體用百米級(jí)Ni_5at.%W合金基帶產(chǎn)品，提高其生產(chǎn)效率，增加良品率，降低軋機(jī)損耗，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
[0006]本發(fā)明所提供的一種涂層導(dǎo)體專用的百米量級(jí)Ni_5at.%W合金基帶的軋制方法，結(jié)合二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)的優(yōu)勢(shì)，采用三段式軋制完成冷軋過(guò)程，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]1.以長(zhǎng)度L≥lm、厚度H為8~12mm的長(zhǎng)方體Ni_5at.%W合金作為初始坯錠，在輥徑R1≥300mm的二輥軋機(jī)上進(jìn)行開(kāi)坯軋制，軋輥表面粗糙度Ra1≥5 μ m，第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，往復(fù)軋制至厚度Ii1為3~4mm時(shí)停止;
[0008]輥徑越大，軋輥的曲率半徑越大，軋制效果越好，但是設(shè)備也隨之越大，保證軋輥表面粗糙度的要求就越困難，企業(yè)的成本越高，因此這需要視企業(yè)現(xiàn)有條件來(lái)定。
[0009]2.將軋件轉(zhuǎn)移到輥徑R2為70~150mm的二輥軋機(jī)上進(jìn)行中間軋制，軋輥表面粗糙度Ra2 < 0.3 μ m，使用該軋機(jī)的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%,牽引往復(fù)軋制至厚度h2為0.3~0.4mm時(shí)停止；
[0010]3.將軋件轉(zhuǎn)移到工作輥輥徑R3為20~45mm的四輥軋機(jī)上進(jìn)行終軋，工作輥表面粗糙度Ra3 ^ 0.01 μ m，使用該軋機(jī)的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，牽引往復(fù)軋制至厚度h3為0.06~0.1mm、總厚度變形量達(dá)到99%時(shí)停止，盤(pán)圓保存以備后續(xù)熱處理使用；
[0011]步驟I~3均為室溫冷軋，整個(gè)過(guò)程中不能對(duì)軋件進(jìn)行退火處理；
[0012]進(jìn)一步，步驟I和2在潔凈間中完成，步驟3需要在千級(jí)超凈間中完成。
[0013]本發(fā)明在制備涂層導(dǎo)體專用的百米量級(jí)Ni_5at.%W合金基帶過(guò)程中的關(guān)鍵和優(yōu)點(diǎn)是:
[0014]1.三段式軋制結(jié)合了二輥軋機(jī)和四輥軋機(jī)的各自優(yōu)勢(shì)，二輥軋機(jī)用于開(kāi)坯和中間軋制，四輥軋機(jī)用于終軋，避免了二輥軋機(jī)終軋或者四輥軋機(jī)開(kāi)坯等加工困難的問(wèn)題，可提高生產(chǎn)效率，降低軋機(jī)損耗。同時(shí)采用四輥軋機(jī)終軋，其軋制出的帶材厚度較二輥軋機(jī)均勻，帶材板型好，軋向質(zhì)量分布均勻；
[0015]2.三段式軋制的每段第一道次均采用10~20%的壓下量，可以有效降低由于變更軋輥直徑而引起施加在軋件上軋制力方向的突變，從而導(dǎo)致軋制帶材容易斷裂的問(wèn)題，保證帶材長(zhǎng)度，同時(shí)還不會(huì)影響最終帶材在再結(jié)晶退火后形成的良好雙軸織構(gòu)，增加良品率；
[0016]3.三段式軋制中對(duì)軋輥表面粗糙度的要求依次遞進(jìn)，降低了使用一種軋機(jī)對(duì)軋輥表面粗糙度過(guò)高的要求，也減少了終軋精軋時(shí)對(duì)軋輥表面的磨損，可以減少對(duì)軋輥的拋光維護(hù)過(guò)程,降低生產(chǎn)成本；
[0017]4.二輥軋機(jī)的軋制在潔凈間中完成，四輥軋機(jī)終軋?jiān)谇Ъ?jí)超凈間中完成，減少了千級(jí)超凈間的建設(shè)面積，極大降低生產(chǎn)成本；
[0018]5.本發(fā)明所提供的軋機(jī)軋輥尺寸，是生產(chǎn)線帶材企業(yè)常用的軋機(jī)規(guī)格，只需對(duì)軋輥進(jìn)行優(yōu)化和對(duì)軋機(jī)進(jìn)行少許改進(jìn)，就可最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出高附加值的涂層導(dǎo)體用百米級(jí)Ni_5at.%W合金基帶產(chǎn)品，具有實(shí)際操作意義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為制備的百米級(jí)Ni_5at.%ff合金基帶的軋向厚度和表面粗糙度分布圖；
[0020]圖2為制備的百米級(jí)Ni_5at.%W合金基帶再結(jié)晶退火后表面(111)面極圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本
【發(fā)明內(nèi)容】
做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]采用長(zhǎng)度L為lm、厚度H為10mm、寬度W為20mm的Ni_5at.%W合金作為初始坯錠，在輥徑R1為340mm的二輥軋機(jī)上進(jìn)行開(kāi)坯軋制，軋輥表面粗糙度Ra1為I μ m,第一道次壓下量為18%，隨后道次壓下量控制在5%，共經(jīng)過(guò)17道次，厚度Ii1達(dá)到3.6mm時(shí)停止；
[0024]將軋件繼續(xù)在輥徑R2為IOOmm的二輥軋機(jī)上進(jìn)行中間軋制，軋輥表面粗糙度Ra2為0.2 μ m，第一道次壓下量為10%，隨后道次壓下量控制在5%，共經(jīng)過(guò)42道次，厚度h2達(dá)到
0.4mm時(shí)停止；
[0025]將軋件繼續(xù)在工作輥輥徑R3為25mm的四輥軋機(jī)上進(jìn)行終軋，工作輥表面粗糙度Ra3為0.005 μ m,第一道次壓下量為10%，隨后道次壓下量控制在5%，共經(jīng)過(guò)31道次，厚度h3達(dá)到0.078mm時(shí)停止，此時(shí)總厚度變形量為99.22%，寬度約為25.2mm，長(zhǎng)度約為101.75m。
[0026]以上軋制過(guò)程，開(kāi)坯軋制和中間軋制均是在潔凈間中完成，終軋?jiān)谇Ъ?jí)超凈間中完成。
[0027]將獲得的Ni_5at.%W帶材裁邊分條成兩條IOmm寬的成品帶材，隨機(jī)選取其中一條進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。
[0028]如圖1所示，該條百米長(zhǎng)度的Ni_5at.%W合金基帶，其沿軋向長(zhǎng)度上厚度分布在77.5?79.0mm之間，波動(dòng)率為±2%，說(shuō)明整條長(zhǎng)帶厚度均勻；在中間部分每隔10米處選取一個(gè)樣品用原子力顯微鏡做表面粗糙度分析，其粗糙度達(dá)到7?9nm級(jí)別，說(shuō)明長(zhǎng)帶表面質(zhì)量很好；隨機(jī)選取一處帶材樣品，利用X射線衍射儀對(duì)再結(jié)晶退火處理后的N1-5at.%W合金基帶表面進(jìn)行織構(gòu)表征，得到如圖2所示的該樣品表面(111)面極圖，表明此N1-5at.%W合金基帶表面具有高度集中的雙軸織構(gòu)，能夠滿足YBCO超導(dǎo)材料等涂層導(dǎo)體對(duì)韌性金屬基帶的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種涂層導(dǎo)體用百米級(jí)N1-5at.%W合金基帶的軋制方法,其特征在于,步驟如下: 1)以長(zhǎng)度L≥lm、厚度H為8~12mm的長(zhǎng)方體Ni_5at.%ff合金作為初始坯錠，在輥徑R1≥300mm的二輥軋機(jī)上進(jìn)行開(kāi)坯軋制，軋輥表面粗糙度Ra1≤5 μ m,第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，往復(fù)軋制至厚度Ii1為3~4mm時(shí)停止； 2)將軋件轉(zhuǎn)移到輥徑R2為70~150mm的二輥軋機(jī)上進(jìn)行中間軋制，軋輥表面粗糙度Ra2 < 0.3 μ m，使用該軋機(jī)的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%,牽引往復(fù)軋制至厚度h2為0.3~0.4mm時(shí)停止； 3)將軋件轉(zhuǎn)移到工作輥輥徑R3為20~45mm的四輥軋機(jī)上進(jìn)行終軋，工作輥表面粗糙度Ra3 ^ 0.01 μ m，使用該軋機(jī)的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，牽引往復(fù)軋制至厚度h3為0.06~0.1mm、總厚度變形量達(dá)到99%時(shí)停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂層導(dǎo)體用百米級(jí)N1-5at.%W合金基帶的軋制方法，其特征在于，步驟如下:步驟I)和2)在潔凈間中完成，步驟3)在千級(jí)超凈間中完成。
【文檔編號(hào)】B21B1/22GK103658172SQ201310664694
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】馬麟, 索紅莉, 趙躍, 王毅, 劉敏, 田輝, 梁雅儒, 孟易辰, 陳立佳 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)