專利名稱：一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶及其制備方法，涉及一種YBCO涂層導(dǎo)體用的具有較高機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合型立方織構(gòu)Ni基帶及其制作方法。
背景技術(shù)：
YBCO涂層導(dǎo)體具有良好的高場超導(dǎo)性能，是一種有很好應(yīng)用前景的高溫超導(dǎo)材料。美國、日本、歐洲以及我國都在競相開發(fā)這種材料。立方織構(gòu)Ni基帶是制備YBCO涂層導(dǎo)體的關(guān)鍵材料。過去已有過立方織構(gòu)Ni基帶的制備技術(shù)公開，如專利[ZL 97 1 21916.8]。純Ni立方織構(gòu)基帶雖然也能滿足制備YBCO涂層導(dǎo)體的需要，但存在著材質(zhì)太軟，機(jī)械強(qiáng)度低，具有磁性等缺點(diǎn)。為了增加Ni基帶的強(qiáng)度，降低磁性，國外普遍采用合金化方法。例如，制備Ni-Cr，Ni-W等合金。由于純金屬Ni和Cr，W的熔點(diǎn)相差很大，要制備均勻的材料，采用的工藝比較復(fù)雜。因?yàn)榻饘貼i的點(diǎn)陣常數(shù)，熱膨脹系數(shù)和YBCO比較接近，所以是比較合適的YBCO涂層導(dǎo)體的基帶用材。但是在純Ni再結(jié)晶退火，立方織構(gòu)形成過程中，材料變軟，機(jī)械強(qiáng)度大大降低。因此，開發(fā)一種工藝簡單、可靠、能制作具有良好機(jī)械強(qiáng)度，較低磁性，具有高質(zhì)量立方織構(gòu)的Ni基帶技術(shù)是非常有意義的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服純金屬Ni立方織構(gòu)基帶材質(zhì)軟的缺點(diǎn)，提供一種具有較高強(qiáng)度的Ni基立方織構(gòu)復(fù)合基帶材料及其制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶，其特征在于它由芯部為具有較好室溫和高溫機(jī)械特性的Ti、Nb中的一種金屬和覆合在外部的具有立方織構(gòu)的Ni層組成的復(fù)合帶材。
一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶，其特征在于制備過程為將金屬Ni緊密包覆選自Ti、Nb的一種金屬組成復(fù)合體，再將復(fù)合體通過大于95％的總冷加工率，冷加工成所需形狀和尺寸的帶材，在真空度高于10-4Pa的高真空或高純Ar氣氛下，在950℃-1100℃溫度范圍將加工成最終尺寸和形狀的復(fù)合帶處理0.5-2小時(shí)，生成立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶材。
本發(fā)明的使用的原材可以是純度高于99.99％的高純Ni，也可以是純度高于99％普通純度Ni，用普通純度Ni為原材料也可以達(dá)到高于95％體積分?jǐn)?shù)立方織構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，大大降低了產(chǎn)品的成本。
本發(fā)明的方法，是通過擠壓、爆炸復(fù)合或套管拉伸之一的方法將純金屬Ni與套入Ni材的純金屬Ti、Nb包覆合成合金棒復(fù)合加工成復(fù)合體的。
本發(fā)明的方法，通過改變工藝參數(shù)可以按需求控制復(fù)合Ni基帶中立方織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)，立方織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)可以在95％-99％或更高數(shù)值之間變化。
Ti、Nb等金屬材料和金屬Ni同為立方晶型，具有較好的室溫和高溫機(jī)械特性，本發(fā)明通過將Ni-Ti，Ni-Nb等做成復(fù)合材料，不僅保留了原來純Ni基帶的優(yōu)點(diǎn)，而且達(dá)到了增加機(jī)械強(qiáng)度，減小磁性的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，易大規(guī)模生產(chǎn)，重復(fù)性好。用普通純度Ni為原材料也可以達(dá)到高于95％體積分?jǐn)?shù)立方織構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，大大降低了產(chǎn)品的成本。復(fù)合體中立方織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)可以通過改變工藝參數(shù)達(dá)到控制，可以在95％-99％或更高數(shù)值之間變化。這樣可以根據(jù)不同需要，制備具有不同立方織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合基帶，既降低了成本，又能滿足不同應(yīng)用場合的需要。制備的復(fù)合基帶不僅具有很好的立方織構(gòu)，而且具有機(jī)械強(qiáng)度高，磁性低的特點(diǎn)。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的方法作進(jìn)一步說明。
一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶，它由芯部為具有較好室溫和高溫機(jī)械特性的Ti、Nb中的一種金屬和覆合在外部的具有立方織構(gòu)的Ni層組成的復(fù)合帶材。制備過程為將金屬Ni緊密包覆選自Ti、Nb的一種金屬組成復(fù)合體，再將復(fù)合體通過大于95％的總冷加工率，冷加工成所需形狀和尺寸的帶材，在真空度高于10-4pa的高真空或高純Ar氣氛下，在950℃-1100℃溫度范圍將加工成最終尺寸和形狀的復(fù)合帶處理0.5-2小時(shí)，生成立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶材。
實(shí)例1將普通純度(純度高于99％)，外徑為16mm，內(nèi)徑為10mm的Ni管，內(nèi)外表面清理后，在內(nèi)孔中裝入外徑為10mm的純Ti棒，作成復(fù)合體。通過軋制，將復(fù)合體加工成外徑為3mm的園線。用平輥軋制成厚度為0.2mm，寬度約為5mm的帶。將復(fù)合帶在純氬氣氛下，加熱至1000℃保溫1小時(shí)，制成具有較好立方織構(gòu)的Ni-Ti復(fù)合基帶。這種復(fù)合基帶中，立方織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)高于95％(用March-Doler函數(shù)估算)。顯微硬度反映了材料抵抗微觀朔性變形的能力，對照樣品測試結(jié)果表明，Ni-Ti復(fù)合基帶顯微硬度測試值為192，比純Ni基帶的顯微硬度值88明顯提高，說明復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的提高。
用普通純度Ni在氬氣氛下制備的Ni-Ti復(fù)合基帶的X射線衍射圖可以清楚看出在檢測能力范圍內(nèi)，X射線衍射圖中僅出現(xiàn)了Ni的(200)衍射峰，March-Doler函數(shù)估算，立方織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)高于95％。衍射圖中的小峰是Ni0。
實(shí)例2將普通純度(純度高于99％)，外徑為16mm，內(nèi)徑為10mm的Ni管，內(nèi)外表面清理后，在內(nèi)孔中裝入外徑為10mm的純Ti棒，用爆炸復(fù)合法做成復(fù)合體。通過拉伸，將復(fù)合體加工成外徑為3mm的園線。用平輥軋制成厚度為0.2mm，寬度約為5mm的帶。將復(fù)合帶在純氬氣氛下，加熱至1000℃保溫1小時(shí)，制成具有較好立方織構(gòu)的Ni-Ti復(fù)合基帶。也可以得到立方織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)高于95％復(fù)合基帶。顯微硬度測試表明，Ni-Ti復(fù)合基帶顯微硬度值為150-190，具體數(shù)值與熱處理溫度和時(shí)間有關(guān)，大大高于純Ni基帶的顯微硬度80-110，復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的提高。
實(shí)施例3將高純度(純度高于99.99％)，外徑為16mm，內(nèi)徑為10mm的Ni管，內(nèi)外表面清理后，在內(nèi)孔中裝入外徑為10mm的純Ti棒，用爆炸復(fù)合法做成復(fù)合體。通過拉伸，將復(fù)合體加工成外徑為3mm的園線。用平輥軋制成厚度為0.2mm，寬度約為5mm的帶。將復(fù)合帶在純氬氣氛下，加熱至1000℃保溫1小時(shí)，用這種高純Ni為原始坯料可制成立方織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)高于99％的Ni-Ti復(fù)合基帶。對照組樣品顯微硬度測試表明，復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的提高。
實(shí)施例4通過拉伸，將復(fù)合體加工成外徑為3mm的園線，其它條件同實(shí)例1，結(jié)果同實(shí)例1。
實(shí)施例5其它條件同例2，將復(fù)合帶在10-4Pa的高真空下，加熱至1100℃保溫0.5小時(shí)，用這種高純Ni為原始坯料可制成立方織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)高于99％的Ni-Ti復(fù)合基帶。對照組樣品顯微硬度測試表明，復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的提高。
實(shí)例6其它條件同例3，將復(fù)合帶在純氬氣氛下，加熱至950℃保溫2小時(shí)，用這種高純Ni為原始坯料可制成立方織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)高于99％的Ni-Ti復(fù)合基帶。對照組樣品顯微硬度測試表明，復(fù)合基帶的機(jī)械強(qiáng)度有了明顯的提高。
權(quán)利要求
1.一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶，其特征在于它由芯部為具有較好室溫和高溫機(jī)械特性的Ti、Nb中的一種金屬和覆合在外部的具有立方織構(gòu)的Ni層組成的復(fù)合帶材。
2.一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶的制備方法，其特征在于制備過程為將金屬Ni緊密包覆選自Ti、Nb的一種金屬組成復(fù)合體，再將復(fù)合體通過大于95％的總冷加工率，冷加工成所需形狀和尺寸的帶材，在真空度高于10-4Pa的高真空或高純Ar氣氛下，在950℃-1100℃溫度范圍將加工成最終尺寸和形狀的復(fù)合帶處理0.5-2小時(shí)，生成立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶材。
全文摘要
一種立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶及其制備方法，涉及一種YBCO涂層導(dǎo)體用的具有較高機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合型立方織構(gòu)Ni基帶及其制作方法。其特征在于它由芯部為具有較好室溫和高溫機(jī)械特性的Ti、Nb中的一種金屬和覆合在外部的具有立方織構(gòu)的Ni層組成的復(fù)合帶材。制備過程為將金屬Ni緊密包覆選自Ti、Nb的一種金屬組成復(fù)合體，通過大于95％的總冷加工率,加工成帶材，在高真空或高純Ar氣氛下,在950℃－1100℃溫度處理0.5－2小時(shí)，生成立方織構(gòu)復(fù)合Ni基帶材。制備的復(fù)合基帶不僅具有很好的立方織構(gòu)，而且具有機(jī)械強(qiáng)度高，磁性低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22F1/10GK1546313SQ20031012144
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者劉春芳, 馮勇, 閻果, 杜社軍, 付保全, 郗衛(wèi), 郝清賓, 紀(jì)平, 劉向宏, 張平祥, 吳曉祖, 周廉 申請人:西北有色金屬研究院