[发明专利]一种涂层超导高W含量Ni－W合金基带的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温涂层超导强化韧性基带技术领域，具体涉及一种高W含量(7～9.5at.％)Ni-W合金基带的制备方法。

背景技术

由于YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)超导材料是一种脆性陶瓷，并且传输电流时存在“弱连接”现象，所以将其涂覆在织构的韧性金属基带上，是实现规模化应用及生产的一种行之有效的思路。

目前用于金属基带的材料主要是Ni-5at.％W(Ni5W)合金，百米级高立方织构的Ni5W基底已经被成功制备并且作为基底材料广泛应用于涂层导体的研究。但是，Ni5W基带的机械强度和磁性仍然不能满足YBCO涂层导体进一步广泛应用的要求。研究表明使基带机械强度提高、磁性降低主要有两种途径：一是制备复合基带；二是制备高钨含量的Ni-W基带。所谓的复合基带就是采用多层的基带结构，使表层为容易形成立方织构的材料，内层采用高强度低磁性的材料。该途径增加了涂层导体的制备复杂性与成本，且无法根本解决磁性的问题，从而难以消除由于磁性引起的交流损耗。而对于高W含量的Ni-W基带，W含量的增加将造成合金层错能迅速降低和塑性变差。层错能的降低使退火后的冷轧基带难以像Ni5W基带一样退火后得到高达98％以上的立方织构；塑性的降低使其难以通过传统的方法进行冷轧。目前国内只有中国专利ZL 200610076274.4报道了关于制备高W含量立方织构的Ni-W基带的方法。他们是采用放电等离子烧结(SPs)制备Ni-W合金初始块，其后在每冷轧到一定的变形量时进行中间退火，最终轧到总变形量大于95％以上。但其存在的问题是难以实现大规模的工业化生产，而且中间退火导致基带表面生成氧化物，从而最终再结晶退火后不能形成高度锐利的立方织构，当W含量越高时，越难制备高质量Ni-W合金基带。并且，该专利中也没有给出在Ni-W合金基带上进一步获得高质量过渡层的结果。

综上所述，现有制备高W含量的方法不能制备出可用于涂层超导线带材中有锐利立方织构的Ni-W基带，而且不易实现大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，而提供一种具有强双轴立方织构的高W含量(7～9.5at.％)的Ni-W合金基带的制备方法。

本发明所提供的涂层超导高W含量(7～9.5at.％)Ni-W合金基带的制备方法，具体步骤如下：

1)采用纯度为99.9％以上的Ni粉和W粉为原材料，配制成W原子百分含量为7％～9.5％的合金粉末，使用高能球磨将合金粉末混合均匀，球粉重量比(填充率CR)为2～10，球磨时间(T_m)为1～4h；

球磨时，如果CR较大，那么球磨时间可以适当缩短，例如CR＝10，T_m＝1和CR＝2，T_m＝4得到的粉末性质基本相同。

2)将经步骤1)中球磨的合金粉末装入到模具中进行冷等静压，压强为200～300MPa，保持3～8min，再于900～1200℃进行均匀化退火1～10h，得到Ni-W合金坯锭；

3)将步骤2)中得到的Ni-W合金坯锭，于250～500℃进行温轧，采用2～5％的道次变形量，当总的变形量大于75％或厚度小于2mm时，停止温轧，得到Ni-W合金带子；

4)将步骤3)中得到的Ni-W合金带子酸洗，除去表面氧化物；

5)将步骤4)中酸洗后的Ni-W合金带子于室温～200℃温度精轧，使用表面粗糙度小于10nm的高光洁度轧辊，采用2～5％的道次变形量，得到轧制基带，从步骤2)中的Ni-W合金坯锭到轧制基带，总的变形量大于98％，最终轧制基带厚度在50～100μm；

6)将步骤5)中得到的轧制基带在真空或保护气氛下进行一步再结晶退火或两步再结晶退火处理，得到涂层超导高W含量Ni-W合金基带；其中，一步退火工艺为：将轧制基带从室温升温到1000～1400℃，保温0.5～3h；两步退火工艺为：将轧制基带从室温升温到700～800℃，保温0.5～1h后；再升温到1000～1400℃，保温0.5～3h。采用两步再结晶退火处理更有利于立方织构的形成。

其中，步骤4)中去表面氧化物的酸洗步骤，可以在步骤3)中温轧后，步骤5)中精轧前进行，也可以在步骤5)中精轧之后进行，但是必须在步骤6)中基带再结晶退火之前完成。如果不除去基带表面的氧化物，这些氧化物颗粒会阻碍再结晶退火时晶粒立方织构的形成，导致基带不能获得锐利的立方织构。