专利名称：无磁性立方织构Cu基合金复合基带及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无磁性立方织构Cu基合金复合基带的制备方法，属于高温超导涂层导体织构金属基带技术领域。
背景技术：
自以YBCO为代表的第二代高温涂层超导体发现以来，其优良的性能受到人们的青睐。在实际应用化的研发中，研究者将其外延生长在多晶韧性金属基带上。由于金属Cu容易形成双轴立方织构，在早期的研究中，研究人员选用纯Cu作为YBCO带材的基带材料，但是纯Cu的屈服强度低，易氧化，不能满足YBCO的工业应用。为了解决这些缺点，中国专利CN1408889A(
公开日2003. 4. 1)公开了在Cu中加入重量百分含量小于40%的Ni元素，制备出无磁性的铜镍合金基带。但是，此基带的机械强度仍然不高。金属镍基带也出现了无法同时满足高织构度与高强度的要求，因此，为了解决这一问题，中国专利CN100374596C公开了 Ni基合金基带的制备方法。利用此方法成功制备出了低磁性，高强度，高织构度的Ni基合金基带的复合基带。
发明内容
本发明的目的是提高现有CuNi合金基带的机械强度，为YBCO涂层超导带材提供无磁性、高强度、具有强双轴织构的Cu基复合基带。 本发明提供的Cu基合金复合基带，由表层和芯层复合而成见图l，结构为表层(A)-芯层(B)-表层(A)，表层是镍的重量百分比小于50X的铜镍合金，芯层是钨的原子百分含量为9_12%的镍钨合金。 上述Cu基合金复合基带为无磁性的具有双轴织构的Cu基合金复合基带。 本发明所提供的Cu基合金复合基带的制备方法，其特征在于，采用粉末冶金，包
括以下步骤 (1)初始粉末的混合与模具填充 将Ni的重量百分比小于50X的CuNi粉(代号为A粉)及W的原子百分含量为9-12%的NiW(代号为B粉)分别进行高能球磨，将研磨好的粉末按A-B-A的顺序分层置于模具中； (2)复合压坯的压制与烧结 方法一是将步骤(1)中已分层置于模具中的上述粉末采用传统的粉末冶金冷等静压压制成形，压力为150-300MPa，将压制好的复合坯锭在Ar/H2混合气体保护或真空条件700-100(TC下进行均匀化处理，烧结时间为3-10h ; 方法二是采用放电等离子体烧结技术，将已填充了粉末的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结压力为30-50Mpa，烧结温度为700-100(TC，时间为20-60min ; (3)烧结复合坯锭的形变轧制
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对烧制成的复合坯锭进行冷轧(温轧)，道次变形量为5_15%，总变形量不小于95%，得到厚度为60-150um的冷轧基带；
(4)冷轧基带的再结晶热处理 冷轧基带在Ar/H2混合气体保护或真空条件下于800-100(TC下退火0. 5_2h ;或者在70(TC下退火30-60min，然后再升温至IOO(TC退火30_60min，得到无磁性的立方织构的Cu基合金复合基带。 本发明采用无磁性的CuNi合金作为复合基带的表层，其通过再结晶退火后形成有利于后续外延生长的强双轴织构，如图2及图3，都表明采用此发明方法制备的铜基合金复合基带具有强双轴立方织构。 本发明采用具有高强度、无磁性特点的高W含量(W的重量百分含量为9-12X)的NiW合金作为芯层，从而提高了整体基带的机械强度，同时保证了整体基带的无磁性。
图1为实施例1的无磁性、高强度的铜基合金复合基带截面的扫描电子显微形貌图，其中A为表层，B为芯层 图2为实施例1无磁性铜基合金复合基带的(111)极图 图3为实施例1的无磁性铜基合金复合基带的(111)面0扫描图
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1 将W原子百分含量为9 %的NiW粉(代号B粉)禾P Ni的重量百分含量为40 %的CuNi粉(代号为A粉)分别进行高能球磨，将研磨好的粉末按照A-B-A的顺序分层置于模具中；采用放电等离子烧结技术，将已分层填充好粉末的模具放入烧结设备(日本产的SPS-3. 20-MV型放电等离子烧结设备)中，在真空条件下边加压边烧结，其中，烧结压力为30Mpa，烧结温度为80(TC，保温时间为30min ;对烧结的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为5-15%，总的变形量大于95%，得到厚度为80um冷轧基带；冷轧基带在85(TC下，保温退火lh，保护气氛为Ar/U，得到最终产品Cu基合金复合基带。该复合基带的屈服强度见表1。本实施例中所生产的无磁性，高强度的铜基合金复合基带截面的扫描电子显微形貌图如图l所示；(lll)面极图如图2所示；(111)面0扫描图如图3所示，其中，复合基带(111)面的0扫描FWHM(半高宽)为8. 42° 。
实施例2 将W原子百分含量为10^NiW粉(代号B粉)和Ni的重量百分含量为40%的CuNi粉(代号为A粉)分别进行高能球磨，将研磨好的粉末按照A-B-A的顺序分层置于橡胶模具中，然后将已装有粉末的橡胶模具放入冷等静压机中压制成形，其中压力为250MPa，保压5min，随后，将成型的压块置于Ar/H2保护气氛中IOO(TC烧结10h，对烧结的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为5-15%，总的变形量大于95%，得到厚度为100um冷轧基带；冷轧基带在80(TC下，保温退火lh，保护气氛为Ar/U，得到最终产品Cu基合金复合基带。该复合基带的屈服强度见表l。
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实施例3 将W原子百分含量为12X的NiW粉(代号B粉)和Ni的重量百分含量为40%的CuNi粉(代号为A粉)分别进行高能球磨，将研磨好的粉末按照A-B-A的顺序分层置于模具中；采用放电等离子烧结技术，将已分层填充好粉末的模具放入烧结设备(日本产的SPS-3.20-MV型放电等离子烧结设备)中，在真空条件下边加压边烧结，其中，烧结压力为50Mpa，烧结温度为85(TC，时间为30min ;对烧结的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为5-15%，总的变形量大于95%，得到厚度为100um冷轧基带；冷轧基带在80(TC下，保温退火lh，保护气氛为Ar/U，得到最终产品Cu基合金复合基带。该复合基带的屈服强度见表1。
实施例4 将W原子百分含量为9X的NiW粉(代号B粉)和Ni的重量百分含量为30%
的CuNi粉(代号为A粉)分别进行高能球磨，将研磨好的粉末按照A-B-A的顺序分层置
于模具中；采用放电等离子烧结技术，将已分层填充好粉末的模具放入烧结设备(日本产
的SPS-3.20-MV型放电等离子烧结设备)中，在真空条件下边加压边烧结，其中，烧结压
力为40Mpa，烧结温度为S5(TC，时间为30min ;对烧结的复合坯锭进行冷轧，道次变形量为
5-15%，总的变形量大于95%，得到厚度为100um冷轧基带；冷轧基带在70(TC下，保温退火
lh，然后再升温至IOO(TC退火lh，保护气氛为Ar/U，得到最终产品Cu基合金复合基带。该
复合基带的屈服强度见表l。 表1 :复合基带的屈服强度列表
实施例实施例1实施例2实施例3实施例4
Cu基合金复合基带 的屈服强度/MPa260280320240
是纯Cu基带屈服 强度的倍数6. 5786
是Cu50Wt. 。/。Ni合金基带 屈服强度的倍数1. 61. 821, 5
纯Ni基带的屈服 强度/MPa40Cu50Wt.衡合金基带的 屈服强度/MPa1605
由表1可知，采用此发明制备的复合基带最高机械强度达到了 320MPa，是纯镍基带的8倍，是单层Cu 50wt. % Ni基带屈服强度的2倍。
权利要求
一种无磁性立方织构Cu基合金复合基带，其特征在于，所述复合基带由表层和芯层复合而成，结构为表层-芯层-表层，表层是镍的重量百分比小于50％的铜镍合金，芯层是钨的原子百分含量为9-12％的镍钨合金。
2. 按照权利要求1的无磁性立方织构Cu基合金复合基带的制备方法，其特征在于，采用粉末冶金，包括以下步骤(1) 初始粉末的混合与模具填充将Ni的重量百分比小于50X的CuNi粉(代号为A粉)及W的原子百分含量为9-12X的NiW(代号为B粉)分别进行高能球磨，将研磨好的粉末按A-B-A的顺序分层置于模具中；(2) 复合压坯的压制与烧结方法一是将步骤(1)中已分层置于模具中的上述粉末采用传统的粉末冶金冷等静压压制成形，压力为150-300MPa，将压制好的复合坯锭在Ar/U混合气体保护或真空条件700-100(TC下进行均匀化处理，烧结时间为3-10h ;方法二是采用放电等离子体烧结技术，将已填充了粉末的模具放入烧结设备中，在真空条件下边加压边烧结，烧结压力为30-50Mpa，烧结温度为700-100(TC，时间为20-60min ;(3) 烧结复合坯锭的形变轧制对烧制成的复合坯锭进行冷轧(温轧)，道次变形量为5-15%，总变形量不小于95%，得到厚度为60-150um的冷轧基带；(4) 冷轧基带的再结晶热处理冷轧基带在Ar/H2混合气体保护或真空条件下于800-100(TC下退火0. 5_2h ;或者在70(TC下退火30-60min，然后再升温至IOO(TC退火30-60min，得到无磁性的立方织构的Cu基合金复合基带。
全文摘要
本发明公开了无磁性立方织构Cu基合金复合基带，由表层和芯层复合而成，结构为表层-芯层-表层，表层是镍的重量百分比小于50％的铜镍合金，芯层是钨的原子百分含量为9-12％的镍钨合金。其制备方法，采用粉末冶金，包括以下步骤(1)初始粉末的混合与模具填充，(2)复合压坯的压制与烧结，(3)烧结复合坯锭的形变轧制，(4)冷轧基带的再结晶热处理。本发明提高了整体基带的机械强度，同时保证了整体基带的无磁性，该复合基带的屈服强度高。
文档编号B22F3/14GK101786352SQ20101003417
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者刘敏, 张腾, 索红莉, 赵跃, 邱火勤, 马麟, 高培阔, 高忙忙 申请人:北京工业大学