Ag元素对Ni-7at.%W合金基带织构形成的影响

Ag元素能够使Ni和Ni-5at.%W合金基带中的晶粒形貌呈细长状,从而提升超导层电流的传输能力.研究了Ag在高W含量的NiW合金基带(>5at.%W)中对织构的影响机制,为后续调控晶粒形貌打下基础.研究表明:Ag使基带中S取向的体积分数降低,进而影响了再结晶后基带中立方晶体型织构的形成.通过在轧制变形量为90%时引入550℃保温2 h的中间热处理,可以使冷轧基带的形变因子R由0.72提升至1.05,从而增加铜型织构的体积分数,并使得基带中形变后的立方晶体的取向增大65%.最终,经过再结晶热处理获得了表面立方晶体型织构的体积分数为96.8%的Ni-7at.%W-0.01at.%Ag合金基带.

Ni5W合金基带的热处理工艺

为了制备能够满足YBCO涂层导体所需的高强、低磁性基带,采用轧制辅助双轴织构技术(RABiTS)制备Ni-5at%W(Ni5W)合金基带,在不同温度及热处理制度下进行再结晶热处理。采用背散射电子衍射技术对基带织构情况进行研究,结果表明,Ni5W合金基带的初始再结晶温度为700℃,随退火温度升高,轧制织构不断向立方织构转变,在1200℃时立方织构百分含量接近100%。采用700℃预退火30 min后在进行1200℃退火1 h后,基带立方织构含量仍然很高,并且比一步退火法获得的立方织构更为锐利。

加工率对Ni5W合金基带立方织构的影响

以镍粉和钨粉为起始原料,采用粉末冶金的方法形成Ni5W预合金锭,采用真空电弧炉去除杂质,实现均匀化。结合热轧、冷轧和再结晶热处理等工艺制备了厚度为80μm的Ni5W合金基带。讨论了道次加工率、总加工率对Ni5W合金基带轧制织构演变的影响。结果表明,较小的道次加工率和较大的总加工率有利于基带再结晶热处理后立方织构百分含量的提高,道次加工率对立方织构质量的影响小于总加工率。以5%的道次加工率和98%的总加工率进行冷轧后,获得了具有较高含量的S型织构和Copper型织构的基带。

涂层导体用Ni4WV合金基带的成分与织构研究

通过真空感应熔炼出Ni4WxV(x=2,4,6)合金,采用轧制辅助双轴织构基带技术制备出厚度200μm的合金基带。测量合金基带的磁性能和屈服强度;采用X射线衍射技术(XRD)及电子背散射衍射技术(EBSD)分析比较不同成分合金基带的冷轧织构和再结晶织构,并与Ni5W合金基带进行比较,得出综合性能更优的成分。结果表明,Ni4W2V合金基带综合性能最佳,其屈服强度为150.7 MPa,与Ni5W合金基带相当;常温下饱和磁化强度为Ni5W合金基带的55%,立方织构含量为56%(<30°),极具研究前景。

放电等离子烧结法制备涂层导体用Ni合金复合长带

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出表层为Ni-5%W(摩尔分数)合金、芯层为Ni-12%W(摩尔分数)合金的复合坯锭,经热轧和冷轧后获得长度为10m的复合基带。结果表明:冷轧基带界面连接性良好,能够满足大变形量冷轧工艺的要求。对复合基带的厚度及织构均匀性分析表明,在全长度范围内基带的厚度为(75±3)μm,其外层立方织构含量均在97%(<10°)以上,与商业化Ni5W基带水平相当。同时,对其力学性能与磁性能进行分析,结果表明复合长带的屈服强度为240MPa,饱和磁化强度仅为Ni5W基带的40%。采用复合坯锭路线在规模化生产高性能复合基带方面具有一定的应用潜力。

等温热处理工艺对Ni5W合金基带立方织构及晶界质量的影响

通过真空感应熔炼方法并采用RABi TS工艺制备了Ni5W合金基带。通过背散衍射技术(EBSD)对合金基带再结晶热处理后的织构和晶界进行表征。结果表明,Ni5W合金基带在700℃等温处理60min,随后在1100℃等温处理60min后,获得了非常锐利的立方织构,其含量为99.5%(≤10°),小角度晶界的含量也比较高,为98.5%,∑3晶界仅为1.4%。

温轧对Ni9W合金基带织构形成的影响

采用X射线四环衍射及电子背散射衍射技术对Ni-9.3at%W(Ni9W)温轧基带表面进行轧制织构与再结晶织构分析,研究了Ni9W合金基带温轧织构的形成与转变。结果表明,轧制过程采用温轧的方法能有效提高Ni9W合金基带轧制织构中的S取向与C取向的含量,并且随着变形量的增加Ni9W合金基带的形变织构由黄铜型织构向黄铜型和铜型的混合型织构转变,这有利于再结晶之后形成较强的立方织构。

熔炼路线制备Ni5W合金基带立方织构形成过程的研究

制备具有高强度、低磁性的双轴织构金属基带是获得高性能涂层超导体的基础。目前,传统的Ni5at%W(Ni5W)合金基带已经可以工业化生产,但其立方织构的形成机理尚不明确。以真空熔炼方法制备的大形变量(约99%)冷轧Ni5W合金基带作为研究对象,采用EBSD技术进行表征,系统的研究了其形变织构的演变、再结晶形核和晶粒长大等过程。研究发现,Ni5W合金基带的形变织构为典型的铜型轧制织构;在再结晶初期阶段,立方取向晶粒优先在靠近基带表层的区域形核,且具有一定的尺寸优势,其形核在厚度方向上表现出梯度分布的特点;在完全再结晶阶段,立方取向的晶粒通过"尺寸优势"和"取向长大优势"逐渐吞并其它取向的晶粒,形成强的立方织构。

涂层导体用Ni9W合金基带再结晶及强立方织构的形成研究

采用X射线四环衍射技术对比分析了通过冷轧和轧制中间热处理制备的2种Ni-9.3at%W(Ni9W)合金基带的轧制织构和再结晶织构,研究了不同Ni9W合金基带在热处理过程中轧制织构向再结晶织构的演变。其次,采用背散射电子衍射(EBSD)技术对以上2种Ni9W合金基带的微观组织和立方织构进行了表征。结果表明,与传统冷轧Ni9W合金基带的轧制织构相比,经轧制中间热处理后其轧制织构中S取向和Copper取向的含量增加、Brass取向的含量减少,使其轧制织构的类型介于Brass型轧制织构与Copper型轧制织构之间。2种Ni9W合金基带经低温回复后,其轧制织构含量均有一定的增加;另外,再结晶过程中轧制织构的含量均迅速降低,但立方取向的含量并没有明显增加,而是出现大量的随机取向,Ni9W的再结晶具有了连续再结晶的特征,这也是导致Ni9W合金基带较难形成立方织构的一个主要原因。虽然经过轧制中间热处理后Ni9W合金基带在初始再结晶完成后并没有形成一定强度的立方织构,但其立方取向的含量仍然能在进一步热处理过程中通过立方取向晶粒的长大而得到加强。最后,采用轧制中间热处理制备的Ni9W合金基带经两步高温热处理后其立方织构的含量达到84.5%(<15°)。