一種涂層導體用百米級Ni-5at.%W合金基帶的軋制方法
【專利摘要】一種涂層導體用百米級Ni-5at.%W合金基帶的軋制方法屬于金屬材料軋制【技術領域】。本發(fā)明結(jié)合了二輥軋機和四輥軋機的各自優(yōu)勢，二輥軋機用于開坯和中間軋制，四輥軋機用于終軋，避免了二輥軋機終軋或者四輥軋機開坯等加工困難的問題，可提高生產(chǎn)效率，降低軋機損耗。同時采用四輥軋機終軋，其軋制出的帶材厚度較二輥軋機均勻，帶材板型好，軋向質(zhì)量分布均勻。本發(fā)明的三段式軋制的每段第一道次均采用10～20%的壓下量，三段式軋制中對軋輥表面粗糙度的要求依次遞進。本發(fā)明能夠最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的設備，生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品，提高其生產(chǎn)效率，增加良品率，降低軋機損耗，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
【專利說明】—種涂層導體用百米級N1-5at.%W合金基帶的軋制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂層導體專用的百米量級N1-5at.%w合金基帶的軋制方法，屬于金屬材料軋制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]以釔鋇銅氧(YBa2Cu307_x，簡稱YBC0)為代表的第二代高溫超導涂層導體，可實現(xiàn)大電流傳輸應用，幾乎無傳輸損耗。但因其具有脆性陶瓷結(jié)構，需以涂覆的方式在具有雙軸織構的韌性金屬基帶上外延生長YBCO超導材料才可滿足應用需求。但在實際應用中，超導材料不同于普通導體，無法像普通導體那樣將兩段導線直接接觸進行連接來增加超導導線的長度，由于接觸電阻的阻抗比超導材料大幾個數(shù)量級，因此超導導線中承載的大電流會在接觸點聚積大量的熱能，導致超導導線燒毀，整條超導線纜失超。目前超導導線的連接多采用擴散連接等方法，成本很高，因此生產(chǎn)出單根長度長，又具有良好雙軸織構和表面粗糙度的韌性金屬基帶是實現(xiàn)YBCO超導材料應用的前提。由于采用壓延輔助雙軸織構基板法(RABiTS)對金屬Ni進行形變加工和熱處理，極容易實現(xiàn)YBCO所需的雙軸織構，加入5at.%的W在不影響織構形成的前提下還可大大提高Ni基合金的機械性能，因此國際上多家科研機構將工業(yè)化生產(chǎn)百米級N1-5at.%ff合金基帶作為目前的研發(fā)目標。
[0003]申請專利201210489278.0和201210592643.0均是涉及N1-W合金長基帶的制造方法，但其中對于軋制過程的描述有著本質(zhì)的區(qū)別:前者采用精密二輥軋機，將10?20mm厚的初始坯錠軋制到40?80 μ m，后者采用精密四輥軋機將10?12mm厚的初始坯錠軋制到80?100 μ m。由于二輥軋機是直接承受軋制力，輥徑相對較大,與軋件接觸面積較大，軋制力也較大，但對軋件的最小厚度有所限制；而四輥軋機則是在二輥軋機基礎上增加了兩個大的支撐輥，提高了整體輥系的剛度，工作輥輥徑相對較小，與軋件接觸面積較小，軋制力也較小，但可以把軋件軋得更薄，因此只用其中一種軋機進行軋制，如采用二輥軋機進行終軋，或者采用四輥軋機進行開坯，都會對軋機產(chǎn)生很大損耗，也不利于生產(chǎn)效率的提高。
[0004]為了提高生產(chǎn)效率，通過調(diào)整軋制工藝，結(jié)合二輥軋機和四輥軋機的優(yōu)勢:二輥軋機用于開坯和中間軋制，四輥軋機用于終軋，可以提高涂層導體用百米級Ni_5at.%W合金基帶的生產(chǎn)效率，增加良品率，降低軋機的損耗，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。結(jié)合目前生產(chǎn)線帶材企業(yè)常用的軋機規(guī)格，進一步優(yōu)化軋制工藝，則可最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)設備，生產(chǎn)出高附加值的涂層導體用百米級N1-5at.%ff合金基帶產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種涂層導體專用的百米量級Ni_5at.%ff合金基帶的軋制方法,能夠最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)的設備，生產(chǎn)出高附加值的涂層導體用百米級Ni_5at.%W合金基帶產(chǎn)品，提高其生產(chǎn)效率，增加良品率，降低軋機損耗，滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
[0006]本發(fā)明所提供的一種涂層導體專用的百米量級Ni_5at.%W合金基帶的軋制方法，結(jié)合二輥軋機和四輥軋機的優(yōu)勢，采用三段式軋制完成冷軋過程，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]1.以長度L≥lm、厚度H為8~12mm的長方體Ni_5at.%W合金作為初始坯錠，在輥徑R1≥300mm的二輥軋機上進行開坯軋制，軋輥表面粗糙度Ra1≥5 μ m，第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，往復軋制至厚度Ii1為3~4mm時停止;
[0008]輥徑越大，軋輥的曲率半徑越大，軋制效果越好，但是設備也隨之越大，保證軋輥表面粗糙度的要求就越困難，企業(yè)的成本越高，因此這需要視企業(yè)現(xiàn)有條件來定。
[0009]2.將軋件轉(zhuǎn)移到輥徑R2為70~150mm的二輥軋機上進行中間軋制，軋輥表面粗糙度Ra2 < 0.3 μ m，使用該軋機的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%,牽引往復軋制至厚度h2為0.3~0.4mm時停止；
[0010]3.將軋件轉(zhuǎn)移到工作輥輥徑R3為20~45mm的四輥軋機上進行終軋，工作輥表面粗糙度Ra3 ^ 0.01 μ m，使用該軋機的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，牽引往復軋制至厚度h3為0.06~0.1mm、總厚度變形量達到99%時停止，盤圓保存以備后續(xù)熱處理使用；
[0011]步驟I~3均為室溫冷軋，整個過程中不能對軋件進行退火處理；
[0012]進一步，步驟I和2在潔凈間中完成，步驟3需要在千級超凈間中完成。
[0013]本發(fā)明在制備涂層導體專用的百米量級Ni_5at.%W合金基帶過程中的關鍵和優(yōu)點是:
[0014]1.三段式軋制結(jié)合了二輥軋機和四輥軋機的各自優(yōu)勢，二輥軋機用于開坯和中間軋制，四輥軋機用于終軋，避免了二輥軋機終軋或者四輥軋機開坯等加工困難的問題，可提高生產(chǎn)效率，降低軋機損耗。同時采用四輥軋機終軋，其軋制出的帶材厚度較二輥軋機均勻，帶材板型好，軋向質(zhì)量分布均勻；
[0015]2.三段式軋制的每段第一道次均采用10~20%的壓下量，可以有效降低由于變更軋輥直徑而引起施加在軋件上軋制力方向的突變，從而導致軋制帶材容易斷裂的問題，保證帶材長度，同時還不會影響最終帶材在再結(jié)晶退火后形成的良好雙軸織構，增加良品率；
[0016]3.三段式軋制中對軋輥表面粗糙度的要求依次遞進，降低了使用一種軋機對軋輥表面粗糙度過高的要求，也減少了終軋精軋時對軋輥表面的磨損，可以減少對軋輥的拋光維護過程,降低生產(chǎn)成本；
[0017]4.二輥軋機的軋制在潔凈間中完成，四輥軋機終軋在千級超凈間中完成，減少了千級超凈間的建設面積，極大降低生產(chǎn)成本；
[0018]5.本發(fā)明所提供的軋機軋輥尺寸，是生產(chǎn)線帶材企業(yè)常用的軋機規(guī)格，只需對軋輥進行優(yōu)化和對軋機進行少許改進，就可最大化利用現(xiàn)有生產(chǎn)設備生產(chǎn)出高附加值的涂層導體用百米級Ni_5at.%W合金基帶產(chǎn)品，具有實際操作意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為制備的百米級Ni_5at.%ff合金基帶的軋向厚度和表面粗糙度分布圖；
[0020]圖2為制備的百米級Ni_5at.%W合金基帶再結(jié)晶退火后表面(111)面極圖。【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合實施例及附圖，對本
【發(fā)明內(nèi)容】
做進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
[0022]實施例1
[0023]采用長度L為lm、厚度H為10mm、寬度W為20mm的Ni_5at.%W合金作為初始坯錠，在輥徑R1為340mm的二輥軋機上進行開坯軋制，軋輥表面粗糙度Ra1為I μ m,第一道次壓下量為18%，隨后道次壓下量控制在5%，共經(jīng)過17道次，厚度Ii1達到3.6mm時停止；
[0024]將軋件繼續(xù)在輥徑R2為IOOmm的二輥軋機上進行中間軋制，軋輥表面粗糙度Ra2為0.2 μ m，第一道次壓下量為10%，隨后道次壓下量控制在5%，共經(jīng)過42道次，厚度h2達到
0.4mm時停止；
[0025]將軋件繼續(xù)在工作輥輥徑R3為25mm的四輥軋機上進行終軋，工作輥表面粗糙度Ra3為0.005 μ m,第一道次壓下量為10%，隨后道次壓下量控制在5%，共經(jīng)過31道次，厚度h3達到0.078mm時停止，此時總厚度變形量為99.22%，寬度約為25.2mm，長度約為101.75m。
[0026]以上軋制過程，開坯軋制和中間軋制均是在潔凈間中完成，終軋在千級超凈間中完成。
[0027]將獲得的Ni_5at.%W帶材裁邊分條成兩條IOmm寬的成品帶材，隨機選取其中一條進行后續(xù)測試。
[0028]如圖1所示，該條百米長度的Ni_5at.%W合金基帶，其沿軋向長度上厚度分布在77.5?79.0mm之間，波動率為±2%，說明整條長帶厚度均勻；在中間部分每隔10米處選取一個樣品用原子力顯微鏡做表面粗糙度分析，其粗糙度達到7?9nm級別，說明長帶表面質(zhì)量很好；隨機選取一處帶材樣品，利用X射線衍射儀對再結(jié)晶退火處理后的N1-5at.%W合金基帶表面進行織構表征，得到如圖2所示的該樣品表面(111)面極圖，表明此N1-5at.%W合金基帶表面具有高度集中的雙軸織構，能夠滿足YBCO超導材料等涂層導體對韌性金屬基帶的要求。
【權利要求】
1.一種涂層導體用百米級N1-5at.%W合金基帶的軋制方法,其特征在于,步驟如下: 1)以長度L≥lm、厚度H為8~12mm的長方體Ni_5at.%ff合金作為初始坯錠，在輥徑R1≥300mm的二輥軋機上進行開坯軋制，軋輥表面粗糙度Ra1≤5 μ m,第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，往復軋制至厚度Ii1為3~4mm時停止； 2)將軋件轉(zhuǎn)移到輥徑R2為70~150mm的二輥軋機上進行中間軋制，軋輥表面粗糙度Ra2 < 0.3 μ m，使用該軋機的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%,牽引往復軋制至厚度h2為0.3~0.4mm時停止； 3)將軋件轉(zhuǎn)移到工作輥輥徑R3為20~45mm的四輥軋機上進行終軋，工作輥表面粗糙度Ra3 ^ 0.01 μ m，使用該軋機的第一道次壓下量為10~20%，第二道次及之后的道次壓下量控制在5%，牽引往復軋制至厚度h3為0.06~0.1mm、總厚度變形量達到99%時停止。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種涂層導體用百米級N1-5at.%W合金基帶的軋制方法，其特征在于，步驟如下:步驟I)和2)在潔凈間中完成，步驟3)在千級超凈間中完成。
【文檔編號】B21B1/22GK103658172SQ201310664694
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權日:2013年12月9日
【發(fā)明者】馬麟, 索紅莉, 趙躍, 王毅, 劉敏, 田輝, 梁雅儒, 孟易辰, 陳立佳 申請人:北京工業(yè)大學