涂層導(dǎo)體用立方織構(gòu)Ni-5at％W合金基帶的研究.pdf

1、與Bi2Sr2Ca2Cu3O10(Bi2223)第一代高溫超導(dǎo)帶材相比，以YBa2Cu3O7-x(YBCO)為代表的涂層導(dǎo)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(dǎo)帶材。涂層導(dǎo)體以金屬基帶為載體，然后在其上沉積超導(dǎo)層。目前基帶的制備技術(shù)主要有軋制輔助沉積技術(shù)（簡稱RABiTS技術(shù)）和離子束輔助沉積技術(shù)（簡稱IBAD技術(shù)）。前者由于YBCO的臨界電流密度受晶界間夾角的嚴(yán)重限制，所以必須制備出c軸垂直于基帶

2、表面的強(qiáng)立方織構(gòu)金屬基帶，隨后外延生長緩沖層和超導(dǎo)層。RABiTS基帶表面特性（織構(gòu)，粗糙度等）直接影響緩沖層的質(zhì)量，進(jìn)而影響超導(dǎo)層的超導(dǎo)電性。因此制備出高含量銳利立方織構(gòu)和高質(zhì)量表面的金屬基帶是涂層導(dǎo)體制備的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　軋制輔助雙軸織構(gòu)(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(shù)。出于低成本、高機(jī)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(shù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)研究了RABiTS技術(shù)制備Ni5W合金長基帶的制備工藝，利用光學(xué)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(shù)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(gòu)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(jié)合的技

4、術(shù)制備Ni5W合金錠，經(jīng)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(xiàn)，總加工率越大，基帶再結(jié)晶后越容易獲得銳利的立方織構(gòu);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(gòu)。
　　再結(jié)晶工藝對基帶形成立方織構(gòu)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(gòu)形成的影響。研究發(fā)現(xiàn)，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(shí)驗(yàn)中，先在700℃低溫退火30min，再經(jīng)高溫退火有利于基帶獲得高含量的立方織構(gòu);高溫退火階段溫度對立方織構(gòu)的含量和銳利度有明顯影響，一定范圍內(nèi)，溫度越高，獲得的立方織構(gòu)含量越高，織構(gòu)越銳利。但再結(jié)晶完成后，退火時間對立方織構(gòu)無明顯影響，同時溫度過高或保溫時間過長都將容易導(dǎo)致異常晶粒長大，不利于形成高含量的銳利立方織構(gòu)。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(gòu)，

6、其偏離理想立方取向{001}<100>15°內(nèi)的晶粒面積百分?jǐn)?shù)為98.6％。當(dāng)升溫至1300℃退火時，基帶出現(xiàn)了異常晶粒長大。
　　在靜態(tài)短樣研究基礎(chǔ)上，本文研究了長帶的連續(xù)退火工藝。研究發(fā)現(xiàn)，由于直接連續(xù)退火時，基帶經(jīng)歷低溫區(qū)的時間短，釋放的內(nèi)應(yīng)力少，在高溫區(qū)再結(jié)晶時的再結(jié)晶驅(qū)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(gòu)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(gòu)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?jǐn)?shù)達(dá)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(jié)晶退火工藝研究，采用粉末冶金與真空熔煉相結(jié)合的方法制備合金錠，經(jīng)熱鍛，軋制等一系列工序，最后經(jīng)靜態(tài)低溫退火與連續(xù)再結(jié)晶退火相結(jié)合的方法，最終獲得了立方織構(gòu)含量達(dá)到