涂層導體用立方織構Ni-5at％W合金基帶的研究.pdf

1、與Bi2Sr2Ca2Cu3O10(Bi2223)第一代高溫超導帶材相比，以YBa2Cu3O7-x(YBCO)為代表的涂層導體具有高的不可逆場、良好的載流能力、低的交流損耗等優(yōu)勢，被稱為第二代高溫超導帶材。涂層導體以金屬基帶為載體，然后在其上沉積超導層。目前基帶的制備技術主要有軋制輔助沉積技術（簡稱RABiTS技術）和離子束輔助沉積技術（簡稱IBAD技術）。前者由于YBCO的臨界電流密度受晶界間夾角的嚴重限制，所以必須制備出c軸垂直于基帶

2、表面的強立方織構金屬基帶，隨后外延生長緩沖層和超導層。RABiTS基帶表面特性（織構，粗糙度等）直接影響緩沖層的質量，進而影響超導層的超導電性。因此制備出高含量銳利立方織構和高質量表面的金屬基帶是涂層導體制備的關鍵技術之一。
　　軋制輔助雙軸織構(RABiTS)工藝是目前被國際上眾多研究小組采用的基帶制備技術。出于低成本、高機械性能、高抗氧化性、低交流損耗等綜合考慮，目前Ni5W合金是研究最為廣泛的RABiTS基帶。本文以RABi

3、TS技術為基礎，系統(tǒng)研究了RABiTS技術制備Ni5W合金長基帶的制備工藝，利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)及電子背散射衍射(EBSD)等測試技術分析了基帶的顯微組織、表面形貌、晶體取向、晶界等特性。通過優(yōu)化軋制過程、長帶連續(xù)退火工藝，制備出高立方織構含量的Ni5W合金長基帶。
　　本文以純度為99.9％的Ni粉和99.99％的W粉為原料，采用粉末冶金與真空電弧熔煉相結合的技

4、術制備Ni5W合金錠，經過熱鍛、熱軋、冷軋等一系列工序最終獲得厚度為80μm的帶材。通過研究冷軋工藝發(fā)現，總加工率越大，基帶再結晶后越容易獲得銳利的立方織構;道次變形率為5％時，基帶變形均勻，且沿縱向單向變形，橫向展寬小，最有利于獲得銳利的立方織構。
　　再結晶工藝對基帶形成立方織構具有重要影響。本文首先研究了靜態(tài)兩步退火(TSA)對短基帶立方織構形成的影響。研究發(fā)現，兩步退火中的低溫退火主要影響立方取向晶粒的形核率，低溫退火溫度

5、和時間均有一個最佳值。實驗中，先在700℃低溫退火30min，再經高溫退火有利于基帶獲得高含量的立方織構;高溫退火階段溫度對立方織構的含量和銳利度有明顯影響，一定范圍內，溫度越高，獲得的立方織構含量越高，織構越銳利。但再結晶完成后，退火時間對立方織構無明顯影響，同時溫度過高或保溫時間過長都將容易導致異常晶粒長大，不利于形成高含量的銳利立方織構。綜上所述，先在700℃保溫30min，再升溫至1200℃保溫60min，獲得了最高的立方織構，

6、其偏離理想立方取向{001}<100>15°內的晶粒面積百分數為98.6％。當升溫至1300℃退火時，基帶出現了異常晶粒長大。
　　在靜態(tài)短樣研究基礎上，本文研究了長帶的連續(xù)退火工藝。研究發(fā)現，由于直接連續(xù)退火時，基帶經歷低溫區(qū)的時間短，釋放的內應力少，在高溫區(qū)再結晶時的再結晶驅動力大，各取向晶粒長大迅速，立方取向晶粒的生長優(yōu)勢不明顯，因而采用直接連續(xù)退火無法制備高立方織構的Ni5W合金基帶。本文嘗試在連續(xù)退火前加一步合適的靜態(tài)低

7、溫退火，最終獲得了高含量立方織構的Ni5W合金基帶。研究表明，先在700℃靜態(tài)低溫退火40min，再以0.65m/h的走帶速度在1200℃下連續(xù)退火，能獲得立方取向晶粒百分數達97.2％(≤15°)的Ni5W長基帶。
　　綜上所述，通過對Ni5W合金錠制備、軋制工藝及再結晶退火工藝研究，采用粉末冶金與真空熔煉相結合的方法制備合金錠，經熱鍛，軋制等一系列工序，最后經靜態(tài)低溫退火與連續(xù)再結晶退火相結合的方法，最終獲得了立方織構含量達到