專利名稱：一種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本、高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體金屬基帶技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們的深入研究發(fā)現(xiàn)，以YBCO為代表的第二代高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體有著優(yōu)越的性能，特別是其在強(qiáng)電領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。制備高性能的金屬基帶是制備高性能涂層導(dǎo)體的重要保障。只有在高立方織構(gòu)含量金屬基帶上通過(guò)外延生長(zhǎng)方式沉積過(guò)渡層與超導(dǎo)層才可獲得高臨界電流密度的涂層導(dǎo)體，因此作為涂層導(dǎo)體的基帶材料必須要容易獲得高的立方織構(gòu)含量。目前，研究最為廣泛的基帶材料是Ni及NiW合金基帶。但是，隨著合金元素W含量的增加，合金的層錯(cuò)能逐漸降低，使得該合金在變形過(guò)程中的變形機(jī)制發(fā)生改變，導(dǎo)致了變形態(tài)織構(gòu)的變化，最終導(dǎo)致退火后的再結(jié)晶織構(gòu)發(fā)生明顯變化，基帶中立方織構(gòu)的形成變得十分困難，不易獲得強(qiáng)的立方織構(gòu)。目前，制備雙軸織構(gòu)鎳基帶最常用的方法是軋制輔助雙軸織構(gòu)基帶(RABiTS)方法，該方法是將金屬鎳基帶冷軋變形到一定的變形量(95%以上)，然后再在較高的溫度下退火，即可使鎳基帶獲得較強(qiáng)的立方織構(gòu)。通常，只有冷軋很大形變量(95%以上)并且在高溫下(12000C以上)退火時(shí)Ni及Ni合金基帶才能得到較強(qiáng)的立方織構(gòu)。又如CN1057136C公開(kāi)的“一種立方織構(gòu)鎳基帶的制造方法”，涉及一種制造外延生長(zhǎng)高臨界電流密度的YBCO超導(dǎo)厚膜的基帶用材及其制造方法，包括如下步驟:
a.采用電子轟擊區(qū)熔法提純鎳錠，使其純度大于99.99% ;b.在氫氣保護(hù)下加熱，鍛造制成坯料；c.將坯料表面清洗后退火；d.將坯料進(jìn)行定向軋制，加工率大于95% ；e.清洗后真空退火，退火溫度為950°C 1000°C，退火時(shí)間為5 15小時(shí)；f.在真空中冷卻室溫。采用定向軋制方法，其加工率大于95%。采用本發(fā)明的方法制造的立方織構(gòu)鎳基帶具有單一的{100}〈001>織構(gòu)，晶體(100)面平行于軋面，晶體的〈100〉方向平行于軋向，(002)X射線衍射的FWHM(半高寬)為5.2°，可滿足外延生長(zhǎng)YBCO超導(dǎo)厚膜的需要。由于上述方法需要很高的定向軋制加工率和退火溫度，生產(chǎn)成本較高；另外，當(dāng)W含量大于5%后，即使采用RABiTS方法也很難獲得較高立方織構(gòu)含量的基帶。因此，如何采用低成本的方法獲得高立方織構(gòu)含量的鎳基帶是當(dāng)前面臨的一個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提出一種在較低溫度下制備高立方織構(gòu)含量的鎳基帶的方法，能夠制備出具有極強(qiáng){100}〈001〉立方織構(gòu)的鎳基帶，以滿足在此類基帶上制備緩沖層及高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體的需要。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，包括如下工藝步驟:1)將金屬純鎳或鎳鎢合金以3% 10%的道次壓下量進(jìn)行冷軋，總壓下量為80%
90% ；
2)將步驟I)制備的金屬鎳帶在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，以600°C 900°C進(jìn)行再結(jié)晶退火，退火時(shí)間為30 60 min，獲得初始立方織構(gòu)含量的帶材；
3)將步驟2)制備的帶材以3% 10%的道次壓下量進(jìn)行冷軋，總壓下量為95% 98%；
4)將步驟3)制備的帶材在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，以700°C 900°C進(jìn)行再結(jié)晶退火，退火時(shí)間為30 60min，得到高立方織構(gòu)含量的鎳基帶。進(jìn)一步，所述冷軋采用單向軋制，避免更換軋制方向使立方織構(gòu)發(fā)生漫射，降低立方織構(gòu)的質(zhì)量，表現(xiàn)為ω掃描和Φ掃描半高寬值增大。進(jìn)一步，軋制過(guò)程中的道次壓下量控制在10%以下。在軋制過(guò)程中，道次的增加、道次壓下量的減小使所有的晶粒都受到軋制力的作用，參與轉(zhuǎn)變過(guò)程，使基帶形變均勻不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，有利于軋制織構(gòu)即C和S織構(gòu)組分的形成和強(qiáng)化，而C和S織構(gòu)組分對(duì)于在退火過(guò)程中形成強(qiáng)立方織構(gòu)起決定性作用。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明方法首先通過(guò)冷軋和退火制備了含有初始立方織構(gòu)的金屬鎳帶材，這些初始的立方取向晶粒會(huì)在冷軋后部分保留下來(lái)，從而促進(jìn)退火時(shí)立方織構(gòu)的形成，制備出高立方織構(gòu)含量的鎳基帶(采用X射線衍射宏觀構(gòu)分析，立方織構(gòu)含量90%以上為高立方織構(gòu)含量);通過(guò)控制基帶冷軋前的初始立方織構(gòu)含量，在較低溫度下(70(TC 90(TC )退火就能制備出高立方織構(gòu)含量的鎳基帶，能夠較大地降低最終的再結(jié)晶退火溫度，從而降低能耗和生產(chǎn)成本，加之操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性強(qiáng)，不需要昂貴設(shè)備，易于大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明的方法具有良好的應(yīng)用前景。實(shí)驗(yàn)證明，較小的道次壓下量也有利于再結(jié)晶退火時(shí)形成尖銳的立方織構(gòu)，表現(xiàn)為ω掃描和φ掃描半高寬較小。采用本發(fā)明方法制備的涂層導(dǎo)體用鎳基帶，具有尖銳的立方織構(gòu){100}〈001〉，基帶(200)面ω掃描半高寬(FWHM)為5 7°，( 111)面Φ掃描半高寬為擴(kuò)11°。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的鎳基帶的極 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中制備的鎳基帶的極 圖3為不含有初始立方織構(gòu)的帶材通過(guò)冷軋和退火制備的鎳基帶的極圖。上述附圖中分別含有{100}、{110}和{111}極圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1:一種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，包括如下工藝步驟:
1)將金屬純鎳進(jìn)行80%變形量冷軋，道次變形量為5%；
2)在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下， 在700°C退火lh，得到初始立方織構(gòu)含量為30%的材料；3)將含有初始立方織構(gòu)的鎳帶進(jìn)行96%形變量冷軋，道次形變量為5%，最終厚度為80 μ m ；
4)將冷軋鎳帶在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，900°C退火30min，得到立方織構(gòu)含量為98.2%的鎳基帶(見(jiàn)圖1)。實(shí)施例2:—種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，包括如下工藝步驟:
1)將Ni5W合金板材進(jìn)行80%變形量冷軋，道次變形量為5%；
2)在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，在900°C退火lh，得到初始立方織構(gòu)含量為15%的材料； 3)將含有初始立方織構(gòu)的鎳帶進(jìn)行96%形變量冷軋，道次形變量為5%，最終厚度為80 μ m ；
4)將冷軋鎳帶在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，900°C退火60min，得到立方織構(gòu)含量為94.8%的鎳基帶(見(jiàn)圖2)。實(shí)施例3:—種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，包括如下工藝步驟:
1)將Ni5W進(jìn)行90%變形量冷軋，道次變形量為5%；
2)在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，在800°C退火lh，得到初始立方織構(gòu)含量為10%的材料；
3)將含有初始立方織構(gòu)織構(gòu)的鎳帶進(jìn)行96%形變量冷軋，道次形變量為5%，最終厚度為 80 μ m ;
4)將冷軋鎳帶在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，900°C退火30min，得到立方織構(gòu)含量為91.6%的
鎳基帶。實(shí)施例4:一種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，包括如下工藝步驟:
1)將金屬純鎳進(jìn)行80%變形量冷軋，道次變形量為5%；
2)在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，在600°C退火lh，得到初始立方織構(gòu)含量為15%的材料；
3)將含有初始立方織構(gòu)織構(gòu)的鎳帶進(jìn)行96%形變量冷軋，道次形變量為5%，最終厚度為 80 μ m ;
4)將冷軋鎳帶在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，900°C退火30min，得到立方織構(gòu)含量為93.5%的
鎳基帶。對(duì)比試驗(yàn):將不含有初始立方的純鎳樣品，冷軋至96%形變量，與實(shí)例中同樣條件分別在氬氫混合氣體保護(hù)下900°C下退火30min，其再結(jié)晶立方織構(gòu)的含量為82.2% (見(jiàn)圖
3)。與所述實(shí)例中含有初始立方織構(gòu)的基帶相比，立方織構(gòu)含量要少很多。而不含初始立方織構(gòu)的、冷軋形變量為96%的Ni5W基帶在900°C下退火30min后僅得到了 65.4%的立方織構(gòu)。通過(guò)織構(gòu)測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)采用該方法在較低溫度下退火就能得到很高立方織構(gòu)含量的基帶，從而可以降低能源消耗和生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的方法對(duì)第二代高溫超導(dǎo)帶材的生產(chǎn)和應(yīng)用推廣具有重要的意義。本發(fā)明方法通過(guò)冷軋和退火制備了含有初始立方織構(gòu)的金屬鎳帶材；通過(guò)控制基帶冷軋前的初始立方織構(gòu)含量，可以在較低溫度下退火得到具有很強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni基帶，能夠較大地降低再結(jié)晶退火溫度，從而降低能耗和生產(chǎn)成本；通過(guò)控制初始立方織構(gòu)來(lái)控制再結(jié)晶立方織構(gòu)。加之操作簡(jiǎn)單，可重復(fù)性強(qiáng)，不需要昂貴設(shè)備，易于大規(guī)模生產(chǎn)，本發(fā)明的方法具有良好的應(yīng)用前景。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范 圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，包括如下工藝步驟: 1)將金屬純鎳或鎳鎢合金以3% 10%的道次壓下量進(jìn)行冷軋，總壓下量為80% 90% ； 2)將步驟I)制備的金屬鎳帶在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，以600°C 900°C進(jìn)行再結(jié)晶退火，退火時(shí)間為30 60 min，獲得初始立方織構(gòu)含量的帶材；3)將步驟2)制備的帶材以3% 10%的道次壓下量進(jìn)行冷軋，總壓下量為95% 98%； 4)將步驟3)制備的帶材在Ar+4%H2保護(hù)氣氛下，以700°C 900°C進(jìn)行再結(jié)晶退火，退火時(shí)間為30 60min，得到高立方織構(gòu)含量的鎳基帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，其特征在于，所述步驟I)和步驟3)中，所述冷軋采用單向軋制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，其特征在于，所述步驟I)和步驟3)中，所述冷軋的道次壓下量控制在10%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，其特征在于，所述鎳基帶為NiW基帶，其中W的原子百分 含量為0% 7%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低成本高立方織構(gòu)含量鎳基帶的制備方法，屬于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體金屬基帶技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先通過(guò)冷軋和退火得到具有一定立方織構(gòu)含量的初始板，然后將初始板以3%～10%的道次壓下量進(jìn)行冷軋，總壓下量為95%～98%，最后在700℃～900℃進(jìn)行退火30～60min，升溫速率為300℃/h，在保護(hù)氣體中進(jìn)行。通過(guò)織構(gòu)測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)采用該方法在較低溫度下退火就能得到很高立方織構(gòu)含量的基帶，從而可以降低能源消耗和生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的方法成本低，對(duì)第二代高溫超導(dǎo)帶材的生產(chǎn)和應(yīng)用推廣具有重要的意義。
文檔編號(hào)C22F1/10GK103194704SQ20131013573
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者陳興品, 楊夢(mèng)娟, 李龍飛, 陳雪, 劉慶 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)