本發(fā)明涉及復(fù)合基帶，尤其涉及高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶及其制備方法。

背景技術(shù)：

自從以YBCO為代表的高溫涂層超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，人們已經(jīng)研究了多種韌性金屬作為高溫涂層超導(dǎo)體的基帶材料。在第二代高溫涂層超導(dǎo)體的研究中，Ni-5at.％W合金基帶被廣泛作為高溫涂層超導(dǎo)帶材的基底材料，并外延生長(zhǎng)過(guò)渡層和超導(dǎo)層，目前已經(jīng)有多家單位可以商業(yè)化生產(chǎn)Ni-5at.％W合金基帶，由于其屈服強(qiáng)度較低、在液氮溫區(qū)具有鐵磁性等缺點(diǎn)，不能充分滿足更多應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

研究表明，當(dāng)鎢的原子百分含量大于9.3at.％時(shí)，鎳鎢合金基帶在液氮溫區(qū)無(wú)鐵磁性，并且其室溫下的屈服強(qiáng)度較高，但是難以通過(guò)傳統(tǒng)的基帶制備路線在這種合金中獲得強(qiáng)立方織構(gòu)。公開(kāi)號(hào)CN 1844430A的中國(guó)專利申請(qǐng)采用粉末冶金制備初始合金坯錠然后進(jìn)行冷軋及退火獲得了立方織構(gòu)的復(fù)合基帶，但是粉末冶金制備的基帶表面質(zhì)量較差，不利于后續(xù)制備高性能的過(guò)渡層及超導(dǎo)層，并且粉末冶金中粉末的制備時(shí)間較長(zhǎng)，工序繁瑣，也不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

因此，如何獲得強(qiáng)立方織構(gòu)的無(wú)鐵磁性高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶，以及如何使高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶便于后續(xù)加工，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是工業(yè)化生產(chǎn)織構(gòu)金屬基帶面臨的一個(gè)新的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的之一是提供一種無(wú)鐵磁性、高屈服強(qiáng)度的強(qiáng)立方織構(gòu)的鎳鎢合金基帶。

本發(fā)明另一目的是提供一種強(qiáng)立方織構(gòu)的鎳鎢合金基帶，其便于后續(xù)加工。

本發(fā)明又一目的是提供一種強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶的制備方法，以制備無(wú)鐵磁性、高屈服強(qiáng)度的鎳鎢合金基帶，同時(shí)使基帶表面獲得強(qiáng)立方織構(gòu)。

本發(fā)明又一目的是提供一種強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶的制備方法，其使所獲得的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶便于后續(xù)加工。

本發(fā)明提供一種強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶，其包括上表層、下表層和芯層，其中，

所述上表層和所述下表層均為鎢原子百分含量為15％～18％鎳鎢合金層，并且厚度均為5～20μm；

所述芯層為冷軋鎳鎢合金基帶，鎢原子百分含量為5.0％～7.5％的鎳鎢合金層，并且所述冷軋鎳鎢合金基帶的厚度為70～100μm；并且

所述上表層和所述下表層為分別在冷軋鎳鎢合金基帶的上、下表面電沉積的鎳鎢合金鍍層，從而所述上表層、所述芯層和所述下表層依次疊置形成所述高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶。

作為優(yōu)選方式，所述鎳鎢合金基帶是在電沉積所述上表層和所述下表層后再進(jìn)行再結(jié)晶退火的鎳鎢合金基帶，所述再結(jié)晶退火的具體工藝為：加熱溫度為1120℃～1170℃，保溫100～180分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。.

作為優(yōu)選方式，所述上表層和所述下表層的鎢原子百分含量均為15％。

作為優(yōu)選方式，所述上表層和所述下表層的鎢原子百分含量均為18％。

本發(fā)明還提供一種強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一、制備初始鎳鎢合金坯錠：

將鎳塊和鎢塊按照鎢的原子百分含量為5.0％～7.5％進(jìn)行配比，將配比后的混合材料置于真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉，獲得鎳鎢合金鑄錠，然后對(duì)合金鑄錠在高溫下進(jìn)行鍛造及熱軋獲得冷軋前的初始坯錠；

步驟二、對(duì)前述熱軋后的合金坯錠進(jìn)行冷軋：

將熱軋坯錠表面氧化皮去掉，然后進(jìn)行冷軋至70～100μm厚，總變形量為88％，得到冷軋鎳鎢合金基帶；

步驟三、對(duì)冷軋鎳鎢合金基帶表面電沉積鎳鎢合金鍍層：

將所述冷軋鎳鎢合金基帶的上、下表面電沉積鎳鎢合金鍍層，所述上、下表面的電沉積鎳鎢鍍層的厚度均為5～20μm，并且所述上、下表面的電沉積鎳鎢鍍層中鎢的原子百分含量均為15％～18％；

步驟四、對(duì)前述電沉積后的鎳鎢合金基帶進(jìn)行再結(jié)晶退火：

將前述電沉積后的鎳鎢合金基帶進(jìn)行再結(jié)晶退火，具體工藝為：加熱溫度為1120℃～1170℃，保溫100～180分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。

作為優(yōu)選方式，所述鎳塊和鎢塊的純度均至少是99.99％。

作為優(yōu)選方式，所述上表層和所述下表層的鎢原子百分含量均為15％。

作為優(yōu)選方式，所述上表層和所述下表層的鎢原子百分含量均為18％。

作為優(yōu)選方式，步驟四中具體工藝為：加熱溫度為1150℃，保溫150分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。

作為優(yōu)選方式，步驟四中具體工藝為：加熱溫度為1120℃，保溫140分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。

本發(fā)明的鎳鎢合金基帶通過(guò)在70～100μm厚的鎳鎢合金帶表面電沉積高鎢含量的鎳鎢合金層復(fù)合結(jié)構(gòu)，并結(jié)合特定的再結(jié)晶退火，形成強(qiáng)立方織構(gòu)，從而得到了無(wú)鐵磁性、高屈服強(qiáng)度的鎳鎢合金基帶，并且，該鎳鎢合金基帶便于后續(xù)制備高性能的過(guò)渡層及超導(dǎo)層。

本發(fā)明的核心思想是：在容易獲得強(qiáng)立方織構(gòu)的鎳鎢合金表面電沉積高鎢含量的鎳鎢合金薄層，在最后的再結(jié)晶退火過(guò)程中，立方取向晶粒優(yōu)先在基體鎳鎢合金中形核及長(zhǎng)大，并快速向外層沉積的合金中吞并非立方取向晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大，同時(shí)使鍍層中高濃度的鎢元素向基體合金基帶中擴(kuò)散，最終獲得整體高鎢含量的強(qiáng)立方織構(gòu)鎳鎢合金基帶。

本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，容易控制，且在液氮溫區(qū)無(wú)鐵磁性，屈服強(qiáng)度較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

下面將簡(jiǎn)要說(shuō)明本申請(qǐng)所使用的附圖，顯而易見(jiàn)地，這些附圖僅用于解釋本發(fā)明的構(gòu)思。

圖1是利用本發(fā)明示例1的制備方法得到的合金基帶表面的(111)面極圖。

圖2是利用本發(fā)明示例2的制備方法得到的合金基帶表面的(111)面極圖。

具體實(shí)施方式

下面將描述本發(fā)明的強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶及其制備方法的實(shí)施例。

在此記載的實(shí)施例為本發(fā)明的特定的具體實(shí)施方式，用于說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的實(shí)施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請(qǐng)權(quán)利要求書(shū)和說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的內(nèi)容采用顯而易見(jiàn)的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括對(duì)在此記載的實(shí)施例做出任何顯而易見(jiàn)的替換和修改的技術(shù)方案。

本發(fā)明的鎳鎢合金基帶包括上表層、下表層和芯層，上表層和下表層均為鎢原子百分含量為15％～18％鎳鎢合金層，并且厚度均為5～20μm，芯層為鎢原子百分含量為5.0％～7.5％的鎳鎢合金層，上表層和下表層為分別在冷軋鎳鎢合金基帶的上、下表面電沉積的鎳鎢合金鍍層，從而上表層、芯層和下表層依次疊置形成強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶。

并且，在本發(fā)明中，作為優(yōu)選方式，所述鎳鎢合金基帶是在電沉積所述上表層和所述下表層后再進(jìn)行再結(jié)晶退火的鎳鎢合金基帶，所述再結(jié)晶退火的具體工藝為：加熱溫度為1120℃～1170℃，保溫100～180分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。

下面描述本發(fā)明的制備方法的示例。

示例1

示例1的步驟如下：

將鎳塊和鎢塊按照鎢的原子百分含量為5.0％進(jìn)行配比，將配比后的混合材料置于真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉，獲得鎳鎢合金鑄錠，然后對(duì)合金鑄錠在高溫下進(jìn)行鍛造及熱軋獲得冷軋前的初始坯錠；

將熱軋坯錠表面氧化皮去掉，然后進(jìn)行冷軋至70～100μm厚，總變形量為88％；

將上述冷軋鎳鎢合金基帶上下表面電沉積鎳鎢合金鍍層，鍍層的厚度均為5～20μm，并且鍍層中鎢的原子百分含量均為18％；以及

將電沉積后的鎳鎢合金基帶進(jìn)行再結(jié)晶退火，具體工藝為：加熱溫度為1150℃，保溫150分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。

優(yōu)選地，所述鎳塊和鎢塊的純度均至少是99.99％，例如為99.999％。

該示例的合金基帶表面的(111)面極圖如圖1所示，其說(shuō)明該基帶表面獲得了強(qiáng)的立方織構(gòu)，并且室溫下的屈服強(qiáng)度達(dá)到了300MPa，適合在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

示例2

示例2的步驟如下：

將鎳塊和鎢塊按照鎢的原子百分含量為7.5％進(jìn)行配比，將配比后的混合材料置于真空感應(yīng)熔煉爐中熔煉，獲得鎳鎢合金鑄錠，然后對(duì)合金鑄錠在高溫下進(jìn)行鍛造及熱軋獲得冷軋前的初始坯錠；

將熱軋坯錠表面氧化皮去掉，然后進(jìn)行冷軋至70～100μm厚，總變形量為88％；

將上述冷軋鎳鎢合金基帶上下表面電沉積鎳鎢合金鍍層，鍍層的厚度均為5～20μm，并且鍍層中鎢的原子百分含量均為18％；以及

將電沉積后的鎳鎢合金基帶進(jìn)行再結(jié)晶退火，具體工藝為：加熱溫度為1120℃，保溫140分鐘，升溫速率為1000℃/S以上，保護(hù)氣氛為純氫。

優(yōu)選地，所述鎳塊和鎢塊的純度均至少是99.99％，例如為99.999％。

該示例的合金基帶表面的(111)面極圖如圖2所示，說(shuō)明該基帶表面獲得了強(qiáng)的立方織構(gòu)，并且室溫下的屈服強(qiáng)度達(dá)到了330MPa，適合在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

在高溫涂層超導(dǎo)體領(lǐng)域，Ni-5at.％W合金基帶存在屈服強(qiáng)度較低、在液氮溫區(qū)具有鐵磁性等缺點(diǎn)。粉末冶金制備的復(fù)合基帶雖然能獲得立方織構(gòu)，但基帶表面質(zhì)量較差，不利于后續(xù)制備高性能的過(guò)渡層及超導(dǎo)層，并且粉末冶金中粉末的制備時(shí)間較長(zhǎng)，工序繁瑣，也不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明對(duì)上表層、下表層和芯層的合金成分進(jìn)行了優(yōu)化并設(shè)計(jì)了特殊的復(fù)合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)特定的合金成分和特定結(jié)構(gòu)可以更好的利用原子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)更好的界面結(jié)合力，并且通過(guò)特定成分下內(nèi)外層之間的界面效應(yīng)更有利于立方織構(gòu)的形成，從而獲得了性能良好的鎳鎢合金基帶，并創(chuàng)造出新的鎳鎢合金基帶制造工藝。

具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的鎳鎢合金基帶通過(guò)在70～100μm的鎳鎢合金帶表面電沉積高鎢含量的鎳鎢合金層復(fù)合結(jié)構(gòu)，并結(jié)合特定的再結(jié)晶退火，形成強(qiáng)立方織構(gòu)，從而得到了無(wú)鐵磁性、高屈服強(qiáng)度的鎳鎢合金基帶，并且，該鎳鎢合金基帶便于后續(xù)制備高性能的過(guò)渡層及超導(dǎo)層。

另一方面，本發(fā)明的方法在容易獲得強(qiáng)立方織構(gòu)的鎳鎢合金表面電沉積高鎢含量的鎳鎢合金薄層，在最后的再結(jié)晶退火過(guò)程中，立方取向晶粒優(yōu)先在基體鎳鎢合金中形核及長(zhǎng)大，并快速向外層沉積的合金中吞并非立方取向晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大，同時(shí)使鍍層中高濃度的鎢元素向基體合金基帶中擴(kuò)散，最終獲得整體高鎢含量的強(qiáng)立方織構(gòu)鎳鎢合金基帶。

以上對(duì)本發(fā)明的強(qiáng)立方織構(gòu)的高強(qiáng)度鎳鎢合金基帶及其制備方法的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說(shuō)明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神及范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍及邊界、或者這種范圍及邊界的等同形式內(nèi)的全部變化及修改例。