[发明专利]一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，包括以下步骤：首先采用真空感应熔炼获得铜镍合金铸锭，并在其中加入硫元素，进行热轧并空冷，得到初始合金坯锭；对初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为90～93％，得到厚度为50～70μm的冷轧基带；将冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。本发明的一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法通过在无铁磁性的铜镍合金中加入微量的硫元素，经过热轧析出第二相粒子，然后再进行一定变形量的冷轧及适当的再结晶退火可以在获得强立方织构的前提下使合金基带的屈服强度大幅度提升，该方法工艺简单，成本低廉，可以实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种涂层超导带材用高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，属于高温涂层超导用金属基带技术领域。

背景技术

由于第二代高温超导带材比第一代铋系超导材料具有更优越的物理性能，因而有望在超导变压器、超导电机、超导限流器等强电领域实现其应用。由于金属基带承担支撑、外延过渡层和超导薄膜，以及承载部分电流的重要作用，所以为了满足高性能超导带材的需求，要求金属基底不仅具有高织构度，同时还要兼顾高强度及无铁磁性。

在多种金属合金基带中，Ni5at.％W(Ni5W)合金基带是人们研究的最成熟的基带材料，目前已经商业化生产，但是Ni5W合金基带在77K下仍然具有铁磁性且屈服强度较低，因而限制了涂层导体应用及发展。而铜镍合金基带可以实现在液氮温区下的无铁磁性，但是其机械性能较低，尽管目前有专利报道了铜基复合基带的制备方法，但是复合基带的制备工艺复杂，设备昂贵，不适合制备大尺寸材料，不是工业化生产的首选材料。

因此，如何制备高性能的金属基带是目前实现工业化生产超导带材的重点和难点。

发明内容

本发明的实施例旨在克服以上缺陷，提供一种低/无铁磁性、高强度的层状结构的高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法。

为了解决以上问题，本发明提供了一种高强度无铁磁性织构铜基合金基带的制备方法，包括以下步骤：

(1)初始合金坯锭的制备

首先采用真空感应熔炼获得铜镍合金铸锭，其中铜的原子百分含量为58％，然后再进行二次真空感应熔炼，并在所述铜镍合金铸锭中加入硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％～0.04％，然后对获得的铜镍合金铸锭进行变形量为55％～65％的热轧并进行空冷，热轧温度为900℃～1100℃，得到初始合金坯锭；

(2)初始合金坯锭的冷轧

对步骤(1)中的所述初始合金坯锭进行冷轧，总变形量为90％～93％，得到厚度为50μm～70μm的冷轧基带；

(3)冷轧基带的再结晶热处理

将步骤(2)得到的冷轧基带在氩气和氢气的混合气体保护下进行再结晶退火，退火工艺为在980℃～1050℃条件下保温55min，其中氢气的体积占混合气体总体积的7％，得到高强度无铁磁性织构铜基合金基带。

优选地，步骤(1)中在所述铜镍合金铸锭中加入硫元素，其中硫的原子百分含量为0.02％、0.03％或0.04％。

优选地，步骤(1)中热轧温度为900℃、1000℃或1100℃。

优选地，步骤(2)中总变形量为90％或93％，得到的冷轧基带的厚度为50μm或70μm。

优选地，步骤(3)中的退火工艺是在980℃、1020℃或1050℃条件下保温55min。

本发明通过在无铁磁性铜镍合金中添加微量的硫元素，在热轧冷却过程中硫与铜元素形成弥散分布的CuS第二相粒子，可以有效强化铜镍合金基带，并且在再结晶退火过程中可以抑制非立方织构的形成，最终获得强立方织构。