專利名稱：一種涂層導體用Cu基合金基帶及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種涂層導體用Cu基合金基帶及其制備方法，屬于高溫超導涂層導 體金屬基帶技術領域。
背景技術：
隨著人們的深入研究發現，以YBa2Cu3CVx(YBCO)為代表的第二代高溫超導涂層導 體有著優越的性能，特別是其在強電領域有著廣泛的應用前景。制備高性能的金屬基帶是 制備高性能涂層超導體的前提。作為涂層導體的基帶材料不僅要求材料易獲得高立方織 構，而且要求基帶材料有較低磁性和高的電導。因為只有在高立方織構金屬基帶上通過外 延生長方式沉積過渡層與超導層才可獲得高臨界電流的超導體；同時，低磁性能夠減少超 導體在實際應用中的交流損耗，而高的電導率可以很好的承載一部分超導線材的電流。目 前，研究最為廣泛的基帶材料是M及M基合金基帶，特別是M5W合金基帶。但是M5W合 金基帶在液氮溫區仍具有鐵磁性，因而限制了它的實際應用，特別是強場中的應用。鑒于 此，人們選擇將導電性更好、無磁性、且易獲得高立方織構的Cu及Cu基合金金屬制備成涂 層導體基底。而其中，銅鎳合金基帶又是受到特別青睞的一種銅基合金基帶。但是，經研究 發現，傳統的銅鎳合金基帶材料，在后續外延沉積生長過渡層及超導層YBCO的過程中，基 帶易被氧化，使得立方織構含量降低，從而影響了后續過渡層與超導層的外延生長，最終影 響涂層超導體的性能。
發明內容
本發明的目的是提出一種無磁性，高電導，抗氧化性良好，高立方織構Cu基合金 基帶及其制備方法。采用此發明制備的銅基合金基帶能夠很好的滿足外延生長過渡層及 YBCO超導層的要求，最終獲得高性能的涂層超導體。本發明提供一種高溫超導涂層導體用Cu基合金基帶，此合金基帶的組分及原子 百分含量具體如下Cu48 68at. %, Ni 30 50at. %, W 0. 3 3at. %本發明提供一種高溫超導涂層導體用Cu基合金基帶的其制備方法，其特征在于， 采用粉末冶金，其工藝步驟如下(1)初始粉末的混合與模具填充首先將Cu、Ni和W三種粉末，按上述成分配比進行稱量配粉，然后采用高能球磨機 進行球磨，待充分混合均勻后，將混好的粉末裝入模具中；(2)合金壓坯的壓制與燒結方法一是將步驟(1)中已置于模具中的上述粉末采用傳統的粉末冶金冷等靜壓 壓制技術成型，其中壓制壓力為150 300MPa，保壓時間為5min，將壓制好的壓坯在Ar/H2 混合氣體保護或真空條件800 1100°C下進行均勻化處理，燒結時間為5 15h，得到初始 坯錠；
方法二是采用放電等離子體燒結技術，將已填充了粉末的模具放入燒結設備中， 在真空條件下邊加壓邊燒結，燒結壓力為30 50Mpa，燒結溫度為700 1000°C，時間為 5 60min，得到壓坯，隨后再將壓制好的壓坯在Ar/H2混合氣體保護或真空條件800 iioo°c下進行均勻化處理，燒結時間為5 ioh，得到初始坯錠；(3)初始坯錠的形變軋制方法一對初始坯錠進行直接冷軋，道次變形量為5 15%，總變形量不小于95%， 得到厚度為60 120um的冷軋基帶；方法二對初始坯錠進行直接冷軋，道次變形量為5 15%，當變形量達到60%以 上時，在Ar/H2混合氣體保護或真空條件300 500°C下進行中間熱處理，熱處理時間為1 5h，對已進行熱處理的形變基帶繼續軋制，最終得到變形量不小于95%，厚度為60 120um 的冷軋基帶；(4)冷軋基帶的再結晶熱處理步驟(3)得到的冷軋基帶在Ar/H2混合氣體保護或真空條件下于700 1100°C下 退火0. 5 2h ；或者在200 500°C下退火30 60min，然后再升溫至700 1100°C退火 30 120min，得到一種涂層導體用Cu基合金基帶。通過本發明的方法制得的Cu基合金基帶具有以下幾個特點1、由于本發明的合金基帶，其銅的原子百分含量保證高于48%，因此，此合金基帶 在高溫涂層超導體應用的液氮溫區表現為順磁性，無交流損耗；2、相比于現在常用的NiW合金，由于其材料為導電優良的銅合金，因此基帶具有 更好的導電性能；3、相比于傳統的銅鎳二元合金基帶，本發明的銅鎳鎢三元合金基帶，具有更好的 抗氧化性；同時，由于少量鎢元素的加入也使得此三元合金基帶相比于銅鎳合金基帶，在力 學性能方面有了大幅度的提高，從而能更好的滿足于實際的應用。
圖1為實施例1中制備的Cu基合金基帶退火后的(001)及(111)面極圖；圖2為實施例1中制備的Cu基合金基帶溫度與氧化性關系曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的詳細說明，但本發明并不限于以下實 施例。實施例1將高純度的Cu粉，Ni粉與W粉按原子百分含量比為Cu48Ni51.3Wa7的比例進行稱量 配粉，然后采用高能球磨機進行球磨，待充分混合均勻后，將混和好的粉末裝入模具中 ’然 后將上述已置于模具中粉末采用傳統的粉末冶金冷等靜壓壓制成形，其中壓力為250MPa， 保壓5min ；將壓制好的壓坯在Ar/H2混合氣體保護或真空條件1000°C下進行均勻化處理， 燒結時間為10h，得到初始坯錠；對初始坯錠進行冷軋，道次變形量為5 15%，當變形量大 于80%時，在Ar/H2混合氣體保護或真空條件500°C下中間熱處理，熱處理時間為Ih ；對已 進行熱處理的形變基帶繼續軋制，最終得到總變形量不小于95%，厚度為IOOum的冷軋基帶；冷軋基帶在Ar/H2混合氣體保護氣氛下于1000°C退火2h，得到最終產品合金基帶。該 合金基帶的(001)及(111)面極圖如圖1所示，由圖1可知，該合金基帶具有強立方織構。 此合金基帶溫度與氧化性關系曲線如圖2所示，從圖中可以清楚看出，表明采用此發明方 法制備的銅鎳鎢三元合金基帶相比銅鎳二元合金基帶具有更好的抗氧化性。實施例2將Cu粉，Ni粉與W粉按原子百分含量比為Cu5tlNi48.5ffL 5的比例進行稱量配粉，然后 采用高能球磨機進行研磨，待充分混合均勻后，將混和好的粉末裝入模具中；然后將上述已 置于模具中粉末采用傳統的粉末冶金冷等靜壓壓制成形，其中壓力為250MPa，保壓5min; 將壓制好的壓坯在Ar/H2混合氣體保護或真空條件1100°C下進行均勻化處理，燒結時間為 15h，得到初始坯錠；對初始坯錠進行冷軋，道次變形量為5 15%，總變形量大于95%， 最終得厚度為80um的冷軋基帶；冷軋基帶在Ar/H2混合氣體保護氣氛下于200°C下退火 30min，然后再升溫至900°C退火120min，得到最終產品合金基帶。實施例3將Cu粉，Ni粉與W粉按原子百分含量比為Cu6tlNi37W3的比例進行稱量配粉，然后 采用高能球磨機進行研磨，待充分混合均勻后，將混和好的粉末裝入模具中；然后將已填充 了粉末的模具放入放電等離子燒結設備中，在真空條件下邊加壓邊燒結，其中，燒結壓力為 50Mpa，燒結溫度為800°C，時間為5min，得到壓坯，隨后將壓制好的壓坯在Ar/H2混合氣體 保護或真空條件1000°C下進行均勻化處理，燒結時間為lh，得到初始坯錠；對初始坯錠進 行冷軋，道次變形量為5 15 %，總變形量大于95 %，最終得厚度為90um的冷軋基帶；冷軋 基帶在Ar/H2混合氣體保護氣氛下于300°C下退火30min，然后再升溫至900°C退火120min， 得到最終產品合金基帶。
權利要求
一種高溫超導涂層導體用Cu基合金基帶，其特征在于，組分及原子百分含量為Cu48～68at.％，Ni 30～50at.％，W 0.3～3at.％。
2.權利要求1的一種高溫超導涂層導體用Cu基合金基帶的制備方法，其特征在于，采 用粉末冶金，其工藝步驟如下(1)初始粉末的混合與模具填充首先將Cu、M和W三種粉末，按上述成分配比進行稱量配粉，然后采用高能球磨機進行 球磨，待充分混合均勻后，將混好的粉末裝入模具中；(2)合金壓坯的壓制與燒結方法一是將步驟(1)中已置于模具中的上述粉末采用傳統的粉末冶金冷等靜壓壓制 技術成型，其中壓制壓力為150 300MPa，保壓時間為5min，將壓制好的壓坯在Ar/H2混合 氣體保護或真空條件800 IlOiTC下進行均勻化處理，燒結時間為5 15h，得到初始坯 錠；方法二是采用放電等離子體燒結技術，將已填充了粉末的模具放入燒結設備中，在真 空條件下邊加壓邊燒結，燒結壓力為30 50Mpa，燒結溫度為700 1000°C，時間為5 60min,得到壓坯，隨后再將壓制好的壓坯在Ar/H2混合氣體保護或真空條件800 1100°C 下進行均勻化處理，燒結時間為5 10h，得到初始坯錠；(3)初始坯錠的形變軋制方法一對初始坯錠進行直接冷軋，道次變形量為5 15 %，總變形量不小于95 %，得到 厚度為60 120um的冷軋基帶；方法二對初始坯錠進行直接冷軋，道次變形量為5 15%，當變形量達到60%以上時， 在Ar/H2混合氣體保護或真空條件300 500°C下進行中間熱處理，熱處理時間為1 5h， 對已進行熱處理的形變基帶繼續軋制，最終得到變形量不小于95%，厚度為60 120um的 冷軋基帶；(4)冷軋基帶的再結晶熱處理步驟(3)得到的冷軋基帶在Ar/H2混合氣體保護或真空條件下于700 1100°C下退火 0. 5 2h ；或者在200 500°C下退火30 60min，然后再升溫至700 1100°C退火30 120min，得到一種涂層導體用Cu基合金基帶。
全文摘要
本發明公開了一種涂層導體用Cu基合金基帶及其制備方法，屬于高溫超導涂層導體金屬基帶技術領域。合金基帶的組分及其原子百分含量為Cu(48～68at.％)，Ni(30～50at.％)，W(0.3～3at.％)。其制備方法，采用粉末冶金，包括以下步驟(1)初始粉末的混合與模具填充，(2)合金壓坯的壓制與燒結，(3)初始坯錠的形變軋制，(4)冷軋基帶的再結晶熱處理。本發明的合金基帶具有無磁性，良好抗氧化性，高電導率，高立方織構等特點。
文檔編號C22F1/08GK101880791SQ20101019920
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者劉敏, 王麗敏, 王營霞, 田輝, 索紅莉, 袁冬梅, 邱火勤, 馬麟 申請人:北京工業大學