本文關(guān)鍵詞：涂層導(dǎo)體用Ni-9.3at.%W合金基帶的研究

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【摘要】：第二代YBa_2Cu_3O_(7-δ)(YBCO)高溫超導(dǎo)帶材具備優(yōu)異的超導(dǎo)性能和潛在的價格優(yōu)勢,因此成為國際上產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究的重點。隨著壓延輔助雙軸織構(gòu)技術(shù)(RABiTS)的發(fā)展,涂層超導(dǎo)帶材的大規(guī)模實用化日漸提上日程,商業(yè)化Ni-5at.%W(Ni5W)合金基帶在磁性能和機械性能等方面已經(jīng)不能完全滿足生產(chǎn)和應(yīng)用的需求,但高強度、無鐵磁性的Ni-9.3at.%W(Ni9.3W)合金基帶由于其自身材料層錯能較低,軋制變形時位錯滑移受阻,導(dǎo)致其強立方織構(gòu)又不易獲得。因此,一直以來,如何獲得強立方織構(gòu)的Ni9.3W合金基帶是織構(gòu)金屬基帶研究領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)。針對此難題,本論文開展了涂層導(dǎo)體用Ni9.3W合金基帶的研究。利用真空感應(yīng)熔煉法制備初始坯錠,分別通過靜態(tài)回復(fù)處理技術(shù)與動靜結(jié)合回復(fù)處理技術(shù)兩條路線獲得了高立方織構(gòu)含量的Ni9.3W合金基帶。論文獲得的創(chuàng)新性研究成果如下:采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線四環(huán)衍射(XRD)技術(shù)以及電子背散射電子衍射(EBSD)技術(shù)分析研究了形變細化晶粒、潤滑軋制對Ni9.3W合金基帶立方織構(gòu)形成的影響。通過形變細化晶粒的方法有效地改善了高溫均勻化退火后坯錠的晶粒尺寸,使得Ni9.3W合金基帶立方織構(gòu)含量提高了9.8%。另外,增加形變細化晶粒后的軋制總變形量,立方織構(gòu)含量進一步提升了24.7%,根據(jù)以上結(jié)果,確定了初始坯錠制備階段的參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,研究了軋制變形中潤滑與非潤滑對立方織構(gòu)形成的影響,相比非潤滑軋制而言,潤滑軋制基帶的立方織構(gòu)含量提高了2.5%,而且孿晶界數(shù)量、小角度晶界含量均要優(yōu)于非潤滑軋制,說明潤滑軋制對立方織構(gòu)形成有著積極的影響。研究了靜態(tài)回復(fù)間變形方式對立方織構(gòu)形成的影響。相比傳統(tǒng)變形方式而言,上升梯度的變形方式有利于立方織構(gòu)的形成,立方織構(gòu)含量進一步提高了29.2%;在此基礎(chǔ)上,研究了再結(jié)晶退火工藝對立方織構(gòu)形成的影響,在兩步退火中,適當延長第一步退火的保溫時間有利于再結(jié)晶立方織構(gòu)的形成。最后采用優(yōu)化的兩步再結(jié)晶退火工藝,獲得了再結(jié)晶立方織構(gòu)含量達~90%(15°)的Ni9.3W合金基帶,且小角度晶界含量達到72.3%,孿晶界含量僅為11.1%。首次采用動靜結(jié)合回復(fù)處理技術(shù)(溫軋+軋制間熱處理)制備了Ni9.3W合金基帶,通過比較不同動態(tài)回復(fù)溫度下Ni9.3W合金基帶的立方織構(gòu)含量,確定了優(yōu)化動態(tài)回復(fù)溫度為550°C。研究了該技術(shù)路線條件下織構(gòu)的形成規(guī)律。針對軋制織構(gòu)而言,隨著軋制變形量的增加,軋制織構(gòu)的強度逐漸增加,且Brass取向和S取向的強度迅速增加,逐漸形成以Brass取向和S取向為主的軋制織構(gòu)。針對再結(jié)晶織構(gòu)而言,隨著退火溫度的升高,立方取向的含量呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢,S取向與Brass取向呈現(xiàn)顯著降低的趨勢,而Goss取向和Copper取向的含量呈現(xiàn)波動的變化,軋制織構(gòu)總量顯著降低,但并未完全轉(zhuǎn)化為立方織構(gòu),反之,其它取向含量顯著增加,說明Ni9.3W合金基帶的再結(jié)晶過程具有連續(xù)再結(jié)晶的特征。通過進一步優(yōu)化兩步再結(jié)晶退火工藝,使得Ni9.3W合金基帶立方織構(gòu)含量達到了78.7%(15°),相比傳統(tǒng)軋制工藝制備的Ni9.3W基帶而言,其立方織構(gòu)含量提高了38.7%。綜上所述,本論文針對低層錯能Ni9.3W合金基帶不易獲得高立方織構(gòu)的難題,提出了行之有效的解決方案和技術(shù)路線。首先,通過系統(tǒng)研究形變細化晶粒、軋制潤滑、靜態(tài)回復(fù)間變形方式以及再結(jié)晶退火工藝等因素,從而有效地改進了基帶的立方織構(gòu)含量。其次,創(chuàng)新性地提出了動靜結(jié)合回復(fù)處理技術(shù)制備Ni9.3W合金基帶,針對該技術(shù)路線的動態(tài)回復(fù)溫度、織構(gòu)形成過程及再結(jié)晶退火開展了系統(tǒng)的研究,這為進一步改善該技術(shù)路線提供了實驗和理論的依據(jù)。最后,無論是靜態(tài)回復(fù)處理技術(shù),還是動靜結(jié)合回復(fù)處理技術(shù),本論文針對Ni9.3W基帶開展的所有實驗工作和數(shù)據(jù),都為今后制備強立方織構(gòu)Ni9.3W合金基帶提供了有效的參考。
【關(guān)鍵詞】：Ni9.3W合金基帶 熔煉制坯 軋制工藝 再結(jié)晶退火 立方織構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.15
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 高溫超導(dǎo)材料的發(fā)展11-14
• 1.1.1 高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用11-12
• 1.1.2 第二代高溫超導(dǎo)體YBCO的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 RABiTS路線織構(gòu)金屬基帶的研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 織構(gòu)金屬基帶的種類14-15
• 1.2.2 NiW合金織構(gòu)基帶的研究進展15-19
• 1.3 論文研究的目的、意義和內(nèi)容19-21
• 1.3.1 論文研究的目的及意義19-20
• 1.3.2 論文的研究內(nèi)容20-21
• 第2章 材料制備與測試方法21-33
• 2.1 RABiTS基帶的制備21-22
• 2.1.1 合金坯錠的制備21-22
• 2.1.2 基帶的軋制變形22
• 2.1.3 基帶的再結(jié)晶熱處理22
• 2.2 織構(gòu)的測試與分析22-27
• 2.2.1 織構(gòu)的簡介及表達22-24
• 2.2.2 XRD宏觀織構(gòu)分析24-26
• 2.2.3 EBSD微觀織構(gòu)分析26-27
• 2.3 材料的成分分析27-30
• 2.3.1 能量色散X射線譜儀27-28
• 2.3.2 X射線熒光光譜28-30
• 2.4 表面形貌的分析30-31
• 2.4.1 金相分析30-31
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡31
• 2.5 顯微硬度測試31-33
• 第3章 靜態(tài)回復(fù)處理制備Ni-9.3at.%W基帶的研究33-51
• 3.1 Ni9.3W合金坯錠的制備與優(yōu)化33-40
• 3.1.1 Ni9.3W合金坯錠的制備33-35
• 3.1.2 Ni9.3W合金坯錠的成分分析35-36
• 3.1.3 Ni9.3W合金坯錠的形變細化晶粒處理36-40
• 3.2 Ni9.3W合金基帶的軋制工藝研究40-46
• 3.2.1 軋制潤滑對Ni9.3W基帶織構(gòu)形成的影響41-43
• 3.2.2 靜態(tài)回復(fù)間變形方式對Ni9.3W基帶織構(gòu)形成的影響43-46
• 3.3 再結(jié)晶退火工藝對Ni9.3W基帶立方織構(gòu)形成的影響46-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 動靜結(jié)合回復(fù)處理制備Ni-9.3at.%W基帶的研究51-67
• 4.1 動靜結(jié)合回復(fù)處理的研究路線51-52
• 4.2 動態(tài)回復(fù)溫度對織構(gòu)形成的影響52-55
• 4.2.1 動態(tài)回復(fù)溫度對軋制織構(gòu)形成的影響52-54
• 4.2.2 動態(tài)回復(fù)溫度對立方織構(gòu)形成的影響54-55
• 4.3 動靜結(jié)合回復(fù)處理制備 Ni9.3W基帶織構(gòu)形成的研究55-59
• 4.3.1 動靜結(jié)合制備Ni9.3W基帶軋制織構(gòu)的形成55-57
• 4.3.2 動靜結(jié)合制備Ni9.3W基帶再結(jié)晶織構(gòu)的形成57-59
• 4.4 動靜結(jié)合制備Ni9.3W基帶的再結(jié)晶退火工藝研究59-63
• 4.5 討論與分析63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論與展望67-71
• 一、主要研究成果67-68
• 二、前景展望68-71
• 參考文獻71-77
• 攻讀學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果77-79
• 致謝79-80

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