本文關(guān)鍵詞：第二代高溫涂層導(dǎo)體用金屬基帶織構(gòu)和表面光潔度的研究

  更多相關(guān)文章： Ni-5at.%W合金基帶 軋制織構(gòu) 立方織構(gòu) Hastelloy C-276合金基帶 平均粗糙度

【摘要】：以YBCO為主的涂層超導(dǎo)材料是一種具有廣泛應(yīng)用前景,卓越性能優(yōu)勢(shì)的功能材料。獲得高性能的韌性金屬基板是制備高載流能力涂層導(dǎo)體線帶材的基礎(chǔ)�，F(xiàn)有的Ni-5at.%W(Ni5W)合金基帶制備工藝比較復(fù)雜,不適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,且表面過于粗糙,影響制備的過渡層質(zhì)量。已商業(yè)化售賣的Hastelloy C-276合金基帶也存在表面光潔度差的問題,無法滿足后續(xù)制備過渡層的需求。針對(duì)以上問題,本文通過優(yōu)化傳統(tǒng)制備Ni5W基帶的工藝,獲得了高表面光潔度、強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni5W合金基帶,并在其上鍍制了LZO過渡層薄膜。隨后采用電化學(xué)拋光技術(shù)對(duì)Hastelloy C-276合金基帶進(jìn)行表面平整化處理,確定了最佳的拋光工藝參數(shù),獲得了高平整表面的Hastelloy C-276合金基帶。論文獲得了以下主要研究成果。首先,通過減小初始坯錠厚度和降低熱處理溫度等方法優(yōu)化了制備Ni5W基帶的工藝,獲得了具有強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni5W基帶,其立方織構(gòu)含量達(dá)98.3%(10°),面內(nèi)、面外織構(gòu)的半高寬分別為5.84°和5.0°。研究了大應(yīng)變量Ni5W基帶冷軋和熱處理過程中微觀組織和織構(gòu)的演變過程。結(jié)果表明此Ni5W基帶經(jīng)大應(yīng)變冷軋后形成了“Copper”軋制織構(gòu),隨著應(yīng)變量的增加其軋制織構(gòu)逐漸增強(qiáng),在再結(jié)晶過程中,其立方取向通過吞并軋制取向而迅速增強(qiáng)。其次,采用電化學(xué)拋光方法,對(duì)具有強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni5W基帶表面進(jìn)行平整處理。研究了Ni5W基帶表面粗糙度大小對(duì)外延生長(zhǎng)過渡層質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:Ni5W基帶表面粗糙度越小,外延生長(zhǎng)的La2Zr2O7(LZO)過渡層的立方取向含量越高。采用化學(xué)溶液法在拋光后的Ni5W合金基帶上通過外延方式獲得了性能優(yōu)良的LZO過渡層,其立方織構(gòu)的含量達(dá)97.2%(10°),其面內(nèi)、面外織構(gòu)分別為5.22°和4.76°,且LZO薄膜表面平整,晶粒排布致密,沒有空洞和裂紋等缺陷。另外,采用電化學(xué)拋光方法對(duì)Hastelloy C-276合金基帶表面進(jìn)行平整化處理,獲得了典型的活化-鈍化-超鈍化的極化曲線,并結(jié)合鈍化膜理論闡述了電化學(xué)拋光的機(jī)理。研究了影響電化學(xué)拋光因素(電解液溫度、拋光時(shí)間、拋光極距等)對(duì)基帶表面光潔度的影響,確定了最佳拋光工藝參數(shù),獲得了表面粗糙度(Ra)1 nm(5μm×5μm)、均方根平均值(Rq)2 nm(5μm×5μm)的高光潔表面,實(shí)現(xiàn)了Hastelloy C-276合金基帶短樣品的表面整平。最后,自行設(shè)計(jì)搭建了連續(xù)動(dòng)態(tài)電化學(xué)拋光系統(tǒng),并開發(fā)設(shè)計(jì)了連續(xù)式長(zhǎng)帶表面粗糙度檢測(cè)技術(shù)。通過大量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)獲得了拋光Hastelloy C-276合金長(zhǎng)基帶的工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了一定長(zhǎng)度的(10m)Hastelloy C-276長(zhǎng)帶材的表面平整處理,其Ra2 nm(5μm×5μm)、Rq2 nm(5μm×5μm),可以滿足IBAD技術(shù)路線后續(xù)制備過渡層對(duì)Hastelloy C-276合金基帶表面高光潔度的要求。綜上所述,本論文首先優(yōu)化了制備Ni5W合金基帶的工藝路徑,并研究了軋制過程中軋制織構(gòu)的演變和再結(jié)晶過程中立方織構(gòu)的形成機(jī)理。其次驗(yàn)證了表面粗糙度對(duì)后續(xù)制備過渡層的影響。這些研究工作將大大推進(jìn)Ni5W合金基帶的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。然后針對(duì)Hastelloy C-276合金基帶表面平整化進(jìn)行了系統(tǒng)研究,掌握了短樣品Hastelloy C-276表面粗糙度的精確控制技術(shù)。最后自行設(shè)計(jì)搭建了連續(xù)動(dòng)態(tài)電化學(xué)拋光試驗(yàn)線,實(shí)現(xiàn)了10 m長(zhǎng)Hastelloy C-276合金基帶表面的整平處理。這些研究工作為實(shí)現(xiàn)千米級(jí)Hastelloy C-276合金基帶提供了設(shè)備支持和實(shí)驗(yàn)依據(jù),其研究具有很強(qiáng)的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：Ni-5at.%W合金基帶 軋制織構(gòu) 立方織構(gòu) Hastelloy C-276合金基帶 平均粗糙度
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.15;TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 課題背景12-16
• 1.1.1 高溫超導(dǎo)材料簡(jiǎn)介12
• 1.1.2 高溫超導(dǎo)帶材的分類12-13
• 1.1.3 第二代高溫涂層導(dǎo)體的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.1.4 涂層導(dǎo)體用金屬基帶的簡(jiǎn)介與比較15-16
• 1.2 面心立方金屬織構(gòu)的演變16-19
• 1.2.1 金屬冷變形織構(gòu)的形成16-17
• 1.2.2 冷變形金屬的再結(jié)晶17
• 1.2.3 再結(jié)晶立方織構(gòu)的形成機(jī)理17-19
• 1.2.4 晶粒長(zhǎng)大19
• 1.3 金屬基帶表面平整化的相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介19-25
• 1.3.1 金屬基底的表面粗糙度19-20
• 1.3.2 提高表面光潔度的相關(guān)研究20-21
• 1.3.3 電化學(xué)拋光過程21-23
• 1.3.4 電化學(xué)拋光原理23-24
• 1.3.5 影響電化學(xué)拋光效果的主要因素24-25
• 1.4 本課題的研究目的、意義和內(nèi)容25-28
• 1.4.1 論文的研究目的和意義25-26
• 1.4.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 第2章 表征方法與測(cè)試設(shè)備28-38
• 2.1 織構(gòu)分析技術(shù)與方法28-31
• 2.1.1 織構(gòu)的定義與表示方法28-30
• 2.1.2 XRD織構(gòu)分析方法30
• 2.1.3 背散射電子衍射(EBSD)織構(gòu)分析技術(shù)30-31
• 2.2 金屬基帶表面粗糙度的表征方法31-33
• 2.2.1 表面粗糙度的評(píng)定參數(shù)31-32
• 2.2.2 輪廓算術(shù)平均偏差（Ra）32
• 2.2.3 均方根粗糙度（Rq）32-33
• 2.3 原子力顯微鏡測(cè)試原理和方法33-36
• 2.3.1 原子力顯微鏡的測(cè)試原理33-34
• 2.3.2 原子力顯微鏡的組成與結(jié)構(gòu)34-35
• 2.3.3 原子力顯微鏡的測(cè)試方法35-36
• 2.4 SEM表面形貌分析36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第三章 Ni-5at.%W合金基帶大應(yīng)變量冷軋和熱處理過程中的微觀組織和織構(gòu)演變38-54
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 3.1.1 Ni5W合金坯錠的制備38-39
• 3.1.2 Ni5W合金坯錠的冷軋工藝39
• 3.1.3 Ni5W合金基帶的熱處理工藝39
• 3.1.4 Ni5W合金基帶表面拋光處理39
• 3.2 Ni5W合金基帶冷軋與再結(jié)晶過程中微觀組織和織構(gòu)的演變39-51
• 3.2.1 Ni5W合金基帶軋制織構(gòu)的演變40-42
• 3.2.2 大應(yīng)變量下Ni5W合金基帶再結(jié)晶織構(gòu)的形成42-46
• 3.2.3 Ni5W合金基帶強(qiáng)立方織構(gòu)的形成46-49
• 3.2.4 Ni5W合金基帶表面粗糙度對(duì)后續(xù)制備過渡層的影響49-51
• 3.3 本章小結(jié)51-54
• 第4章 涂層導(dǎo)體用Hastelloy C-276合金基帶表面平整化的工藝研究54-76
• 4.1 AFM表征表面粗糙度54-58
• 4.1.1 表面粗糙度的測(cè)量54-55
• 4.1.2 數(shù)據(jù)處理方法55-58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分58-61
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器58-59
• 4.2.2 Hastelloy C-276合金基帶的電化學(xué)拋光流程59-61
• 4.3 電化學(xué)拋光Hastelloy C-276合金基帶的工藝研究61-75
• 4.3.1 Hastelloy C-276合金在電解液中的極化行為61-64
• 4.3.2 電解液的成分和溫度T對(duì)表面粗糙度的影響64-68
• 4.3.3 陽極距陰極距離L對(duì)表面粗糙度的影響68-69
• 4.3.4 拋光時(shí)間對(duì)基帶表面粗糙度的影響69-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 第五章 電化學(xué)拋光技術(shù)用于平整Hastelloy C-276合金基帶的工藝研究76-88
• 5.1 連續(xù)動(dòng)態(tài)電化學(xué)拋光平臺(tái)的搭建76-79
• 5.1.1 校外實(shí)習(xí)單位簡(jiǎn)介76
• 5.1.2 電化學(xué)拋光設(shè)備的設(shè)計(jì)方案76-77
• 5.1.3 電化學(xué)拋光平臺(tái)的搭建77-78
• 5.1.4 電化學(xué)拋光設(shè)備的調(diào)試78-79
• 5.2 Hastelloy C-276合金長(zhǎng)基帶表面粗糙度檢測(cè)裝置的搭建79-80
• 5.3 電化學(xué)拋光Hastelloy C-276長(zhǎng)帶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)80-81
• 5.4 電化學(xué)拋光Hastelloy C-276合金基帶產(chǎn)業(yè)化的工藝研究81-85
• 5.4.1 陽極電流對(duì)拋光效果的影響81-84
• 5.4.2 走帶速度對(duì)拋光效果的影響84-85
• 5.5 Hastelloy C-276合金基帶表面平整化的產(chǎn)業(yè)化85-86
• 5.6 本章小結(jié)86-88
• 結(jié)論與展望88-91
• 研究成果88-89
• 前景展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 攻讀碩士時(shí)期間取得的學(xué)術(shù)成果97-99
• 文章97
• 專利97-99
• 致謝99

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