[发明专利]一种低居里温度、高强度、高立方织构镍基合金基带的制备方法

说明书

本发明提出一种镍基合金基带及其制备方法，属于高温超导涂层导体基带领域。合金基带的成分为Ni (89.3~90.9 wt.%)；Cr (7.3~7.4 wt.%)；Mo (1.6~1.7 wt.%)；Cu (0.1~1.6 wt.%) ，在该成分范围基带居里温度可降至70K，屈服强度在125~137 MPa之间，立方织构份额在82.4%~97.7%之间。其制备方法是，采用纯度99.95%以上的纯Ni、Cr、Mo及Cu，按照配比配料并冶炼成合金铸锭；铸锭经1100°C‑20 h均匀化处理后，在1150°C热锻；锻件在1150°C经过总压下量为30~40%热轧，1100°C ‑10min退火和酸洗处理后，再冷轧至5 mm，在800°C退火30 min，然后再进行总压下量为95%~98%的冷轧，获得厚度约0.1 mm的合金基带，以上热轧、冷轧道次压下量均为3~10%。将基带用丙酮超声清洗后，在真空环境下，随炉升温至900~1050°C，保温30 min。

技术领域

本发明涉及一种低居里温度、高强度、高立方织构涂层导体用镍基合金基带及其制备方法，属于高温超导涂层导体金属基带技术领域。

背景技术

第二代高温超导涂层导体YBa2Cu3O7-x(YBCO)自从被发现以来，就引起了人们广泛的关注以及研究。目前国内外主要有三类制备YBCO带材的工艺：离子束辅助沉积技术(IBAD)、轧制辅助双轴织构技术(RABiTS)技术和倾斜基板沉积法(ISD)。由于RABiTS技术在规模生产方面具有显著优势，因此受到了极大的关注。

在采用RABiTS技术制备二代高温超导涂层YBCO导线工艺中，首先要求金属基带必须具备集中的立方织构，这样，就可以通过外延生长的方法将基带的立方织构过渡到超导层，从而控制超导层临界电流密度的变化。另外，金属基带作为整个高温超导涂层材料的载体，必须具备较高的强度以起到力学支撑的作用。除此之外，为了获得高临界电流密度，减少超导体在实际应用中交流损耗，期望金属基带的居里温度要低于液氮温度。因此，制备一种兼顾织构、屈服强度以及居里温度各性能的金属基带就显得尤为重要。

到目前为止，Ni-5at.%W薄带是应用最为广泛的基带，基本满足制备二代高温超导涂层对金属基带强度及立方织构的要求，但其居里温度高，Tc = 330~340 K，这会造成交流输电过程中严重的交流损耗。为了解决基带居里温度问题，添加合金元素是有效的方法之一，但这会在一定程度上影响立方织构的形成。研究表明，添加少量的Cr、Mo即可显著降低镍基合金的居里温度。对Ni-Cr合金的系统研究发现，随着Cr含量的增加，居里温度由248 K（7 at.%Cr）降至10 K以下（13 at.%Cr），但合金中高含量的Cr在沉积缓冲层的温度下极易氧化，会影响后续过渡层和超导层的外延生长和织构的形成。对Ni-5 at.%Mo合金研究发

现，其居里温度显著降低，但再结晶立方织构的份额明显下降。在此基础上，对三元合金Ni-Cr-W和Ni-Cr-V的研究结果表明，在镍基中加入合金元素后基带的立方织构集中度变差，我们课题组之前从降低居里温度的角度设计了Ni-Cr-Mo合金，所得到的薄带屈服强度约为110 MPa，立方织构份额为86.3%。

为了进一步兼顾合金的居里温度、屈服强度和立方织构份额，本发明在三元合金中加入了第四种合金元素，使得晶粒得到细化，在保证合金基带的屈服强度和立方织构份额的前提下，大大降低了居里温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种低居里温度、力学性能良好、具有高份额立方织构的镍基合金基带及其制备方法。通过合金化、形变与再结晶工艺，获得的镍基合金基带具有高份额的立方织构，高的屈服强度，并且在液氮温度下呈现为顺磁性。

发明了一种低居里温度、高强度、高立方织构镍基合金基带，此合金基带的组分及重量百分含量具体如下：

Ni (89.3 ~ 90.9 wt.%)；Cr (7.3 ~7.4 wt.%) ；Mo (1.6 ~1.7 wt.%)；Cu (0.1~ 1.6 wt.%)。