涂层导体用镍钨合金基带的制备及立方织构的控制

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YBCO高温超导涂层材料在电力、交通以及军事、能源信息等各个领域有着巨大的应用,利用轧制辅助双轴织构技术(RABiTS)制备的镍钨合金基带可以满足涂层导体用基带的基本要求,W元素含量为5%的合金基带已经实现商业化生产,然而其机械性能仍然较低、磁性较大,难以满足高性能涂层导体的应用。研究表明,进一步提高W元素含量可以提高合金的机械性能并且降低磁性,但同时将显著降低合金的层错能,从而改变轧制织构的类型,使其在再结晶退火之后难以获得锐利的立方织构。因此,如何获得高W含量和高立方织构的镍钨合金基带已成为该领域的研究重点。本论文采用粉末冶金方法制备出了Ni-8%W合金和表层为低钨(约5%)的复合梯度镍钨合金。对上述材料进行多道次小变形量冷轧变形(最终变形量约为94%),将冷轧变形的Ni-W合金分别进行了一步退火和二步退火。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)、X-射线衍射(XRD)等测试方法与技术,对冷轧及再结晶退火样品的微观组织、成分分布、宏观织构和微观织构等进行了测试及表征,并结合测试结果,分析了W元素含量以及不同退火工艺对再结晶立方织构形成的影响。对于Ni-8%W基带而言,轧制过程中形成了Brass型织构,随轧制变形量的增大,C和S型织构含量逐渐减少,而B织构含量逐渐增加,这是由于W元素的加入降低了合金的层错能,促进了孪生的发生。一步退火和二步退火样品(111)面西扫描的半高宽(FWHM)分别为12.4°和12.1°,二者立方织构体积分数分别为10.1%和20.2%,均没有形成锐利的立方织构,这主要是由于冷轧过程中没有形成典型的铜式织构,导致再结晶退火之后很难形成锐利的立方织构,然而相比而言,二步退火较一步退火有利于增加立方织构含量。对于复合梯度基带而言,高W层轧制极图散漫程度比低W层大很多,出现许多杂取向,不利于再结晶立方织构的形成。低W层在1200℃退火之后西扫描得到其半高宽为10.8°,EBSD结果表明立方织构体积分数为29.2%,观察发现1200℃退火晶粒大小不均匀,其中大尺寸晶粒均为立方取向晶粒,对其进行二次退火处理,加热到1250℃保温2h之后随炉冷却,立方织构含量增加到85.3%,立方织构凭借其体积优势逐渐吞并其他取向晶粒,得到表层具有较强立方织构的复合梯度基带。本文通过研究,为镍钨合金基带立方织构的形成提供一定的理论基础,为后续的研究工作提供一定的实验依据。
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