涂层导体用Ni5W合金长基带制备工艺研究

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YBa2Cu3O7-X(YBCO)高温超导带材因其广阔的应用前景和现实可行的路径,已成为国际实用化高温超导材料的研究重点。高性能的韧性金属基带是采用压延辅助织构(RABiTs)技术路线制备性能优良的YBCO高温超导带材的基础。Ni-5at.%W(Ni5W)金属基带因其良好的机械强度、较低磁性和易获得高织构的特性,使之成为规模化制备基带的首选材料。国外已有公司和科研单位可以批量化生产,但国内单位对Ni5W合金基带的研究工作主要集中在实验室阶段,对Ni5W合金长带的制备工艺研究尚不够成熟。针对长基带制备工艺中一些关键问题,本论文开展了相关研究,并获得了如下研究成果:  采用真空感应熔炼方法制备了Ni5W合金铸锭,在其热锻后引入两种优化坯锭的方法。第一种,引入30%形变的热轧工艺,该工艺使初始组织更加均匀,获得了利于立方织构形成的初始织构,提高了99.2%大形变量冷轧基带中的S取向和轧制织构的含量,经1000℃×60min退火后获得了95%(<10°)高含量的立方织构。第二种,引入30%形变的冷轧和900℃×30min再结晶热处理,优化了初始坯锭的组织结构,提高了各形变织构的强度,经1200℃再结晶退火获得了立方织构含量99.4%(<10°)、小角度晶界含量为90.8%(<10°)的Ni5W合金基带。  因为轧制工艺的总形变量是影响Ni5W合金基带立方织构形成的一个主要因素,当形变量由99%降低到95%时,冷轧态的基带表面硬度降低了40MPa,再结晶完成温度延迟了约100℃。随着形变量的增加,Ni5W基带的再结晶过程中立方取向更具有形核和长大优势,这是高温退火基带形成强立方织构的主要原因;而随着形变量的降低,立方取向的晶粒在其长大过程中具有更快的长大速度(退火温度由800℃提高到1200℃时,立方织构增加了分别为27.8%、53.2%、60.8%)。因此,通过降低总形变量有望得到强立方织构的Ni5W合金基带,这为提高长带的生产效率提供了一个思路。  对冷轧Ni5W合金基带所需的热处理方式进行研究后,设计并搭建了立式连续热处理平台。采用真空熔炼、热锻及热轧获得的初始坯锭,经过开坯和牵引轧制获得了长度约30m、厚度均匀(82±2μm)的冷轧Ni5W合金长带。初步摸索了连续退火工艺,结果表明随着退火温度的升高,立方织构含量和均匀性逐渐升高,当在1200℃保温90min后获得了立方织构含量为99%(<10°),小角度晶界含量为90%(<10°)的长带,在1150℃延长时间至120min后也获得了良好的织构均匀性,这进一步优化连续再结晶工艺提供了参考。  综上所述,本文丰富了涂层导体用Ni5W织构金属长基带的制备工艺,对进一步推进涂层导体产业化具有重要的意义。首先,分析了初始坯锭制备过程中热轧工艺对Ni5W合金基带的影响,为进一步改善长基带坯锭制备工艺提供了一定的实验依据。其次,通过轧制工艺中形变量和综合应力对基带再结晶立方织构形成的影响,更加明确了长带轧制初始坯锭的厚度范围;设计并搭建了连续退火平台,初步确定了制备高性能Ni5W合金基带连续再结晶退火的工艺,为规模化制备Ni5W合金基带奠定了基础。
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