一种无铁磁性织构镍钨/镍钒/镍钨复合基带的制备方法与流程

本发明属于高温涂层超导带材用金属基带技术领域，具体涉及一种无铁磁性织构镍钨/镍钒/镍钨复合基带的制备方法。

背景技术：

第二代高温超导带材由于比第一代铋系超导材料具有更优越的性能，因而有望在超导变压器、超导电机和超导限流器等强电领域实现其应用。制备高性能的金属基带是获得高性能涂层超导体的关键，在目前多种应用于涂层导体的金属合金基带中，镍钨合金基带是人们研究最系统、最深入的基带材料之一，目前Ni5at.%W（Ni5W）合金基带已经商业化生产，但是，由于其在液氮温区下仍然具有铁磁性且屈服强度较低，而高钨含量的镍钨合金即无铁磁性、高强度的镍钨合金基带难以通过传统的基带制备路线获得强立方织构，因而限制了涂层超导带材的进一步应用。为了进一步提高Ni5W合金基带的机械性能且降低铁磁性，制备无磁性织构Ni基合金复合基带可以有效解决基带机械性能和磁性能的问题。有研究人员通过镍钒与镍钨合金复合制备了层状复合基带，此类复合基带分为三层结构，外层初始材料为无铁磁性镍钒合金，芯层初始材料为无铁磁性镍钨合金，通过一定的制备方法得到了复合基带，其制备思路是将容易得到立方织构的镍钒合金作为复合基带的外层材料，将无铁磁性、高强度的镍钨合金作为复合基带的芯层材料，最终的复合带材表面可以获得强立方织构，复合基带整体具有高的屈服强度，且在液氮温区无铁磁性，但是镍钒合金抗氧化性较差，在最终的再结晶热处理中通过一定的保护气氛也很难避免复合基带表面的氧化。因此，如何合理设计复合基带的制备思路，优化复合基带的结构来提高复合基带的抗氧化性能是获得高性能复合基带的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是克服镍钒/镍钨/镍钒系复合基带抗氧化性差的缺点，通过合理设计复合基带的层间结构及工艺路线，提供了一种无铁磁性织构镍钨/镍钒/镍钨复合基带的制备方法。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种无铁磁性织构镍钨/镍钒/镍钨复合基带的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、复合坯锭的制备

将熔炼得到的钨的原子百分含量为9.5%-11%的镍钨合金表面的氧化皮打磨后，作为复合坯锭的外层材料，将球磨获得的钒的原子百分含量为10%的镍钒混合粉末，作为复合坯锭的芯层材料；将镍钨合金和镍钒混合粉末按照镍钨-镍钒-镍钨的顺序放置到模具中，采用放电等离子体烧结技术获得镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭，其中放电等离子体烧结工艺为：在680-720℃保温5min，烧结压力为30-40MPa；

步骤2、复合坯锭的冷轧及再结晶热处理

将烧结得到的镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为10%-15%，总变形量为99.5%-99.9%，最后在氮气保护气氛下采用1250-1350℃保温200min再结晶热处理得到无铁磁性、高强度、强立方织构的镍钨/镍钒/镍钨复合基带。

本发明制得的镍钨/镍钒/镍钨复合基带具有以下优点：

1、本发明制备的复合基带内外层初始材料均为无铁磁性合金，该复合基带在液氮温区无铁磁性；

2、本发明制备的复合基带外层初始材料为镍钨合金，芯层初始材料为镍钒合金，表面的镍钨合金的抗氧化性较强，这样避免了复合基带在最终再结晶热处理过程中镍钒合金的氧化；

3、本发明制备的镍钨/镍钒/镍钨复合基带与镍钒/镍钨/镍钒复合基带相比，在同等层间厚度比的条件下镍钨/镍钒/镍钨复合基带具有更高的机械强度；

4、本发明制备的复合基带表层初始材料为高钨含量的镍钨合金，对于高钨含量的镍钨合金而言，难以通过传统的基带制备路线在其表面获得强立方织构，本发明利用芯层镍钒合金容易获得立方织构的特点，在高温长时间的再结晶热处理过程中，利用芯层镍钒合金中立方织构的形核及长大优势逐渐吞并复合基带外层及表面的非立方织构，进而在复合基带表面获得强立方织构。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的镍钨/镍钒/镍钨复合基带表面的（001）面极图；

图2是本发明实施例2制得的镍钨/镍钒/镍钨复合基带表面的（001）面极图；

图3是本发明实施例3制得的镍钨/镍钒/镍钨复合基带表面的（001）面极图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将熔炼得到的钨的原子百分含量为9.5%的镍钨合金表面的氧化皮打磨后，作为复合坯锭的外层材料；将球磨获得的钒的原子百分含量为10%的镍钒混合粉末，作为复合坯锭的芯层材料；将镍钨合金和镍钒混合粉末按照镍钨-镍钒-镍钨的顺序放置到模具中，厚度比为1:1:1，采用放电等离子体烧结技术获得镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭，其中放电等离子体烧结工艺为：在680℃保温5min，烧结压力为30MPa；将烧结得到的镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为10%，总变形量为99.5%-99.9%，最后在氮气保护气氛下采用1250℃保温200min再结晶热处理得到镍钨/镍钒/镍钨复合基带。该镍钨/镍钒/镍钨合金基带的（001）面极图如图1所示，由图可知该镍钨/镍钒/镍钨合金基带具有强立方织构；该镍钨/镍钒/镍钨复合基带在室温下的屈服强度达到了290MPa，能很好的满足第二代涂层超导带材的制备及应用。

实施例2

将熔炼得到的钨的原子百分含量为10%的镍钨合金表面的氧化皮打磨后，作为复合坯锭的外层材料；将球磨获得的钒的原子百分含量为10%的镍钒混合粉末，作为复合坯锭的芯层材料；将镍钨合金和镍钒混合粉末按照镍钨-镍钒-镍钨的顺序放置到模具中，厚度比为1:1:1，采用放电等离子体烧结技术获得镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭，其中放电等离子体烧结工艺为：在700℃保温5min，烧结压力为35MPa；将烧结得到的镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为12%，总变形量为99.5%-99.9%，最后在氮气保护气氛下采用1280℃保温200min再结晶热处理得到镍钨/镍钒/镍钨复合基带。该镍钨/镍钒/镍钨合金基带的（001）面极图如图2所示，由图可知该镍钨/镍钒/镍钨合金基带具有强立方织构；该镍钨/镍钒/镍钨复合基带在室温下的屈服强度达到了295MPa，能很好的满足第二代涂层超导带材的制备及应用。

实施例3

将熔炼得到的钨的原子百分含量为11%的镍钨合金表面的氧化皮打磨后，作为复合坯锭的外层材料；将球磨获得的钒的原子百分含量为10%的镍钒混合粉末，作为复合坯锭的芯层材料；将镍钨合金和镍钒混合粉末按照镍钨-镍钒-镍钨的顺序放置到模具中，厚度比为1:1:1，采用放电等离子体烧结技术获得镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭，其中放电等离子体烧结工艺为：在720℃保温5min，烧结压力为40MPa；将烧结得到的镍钨/镍钒/镍钨复合坯锭进行大变形量冷轧，道次变形量为15%，总变形量为99.5%-99.9%，最后在氮气保护气氛下采用1350℃保温200min再结晶热处理得到镍钨/镍钒/镍钨复合基带。该镍钨/镍钒/镍钨合金基带的（001）面极图如图3所示，由图可知该镍钨/镍钒/镍钨合金基带具有强立方织构；该镍钨/镍钒/镍钨复合基带在室温下的屈服强度达到了310MPa，能很好的满足第二代涂层超导带材的制备及应用。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。