涂层导体用镍钨合金基带的立方织构控制研究

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第二代高温超导材料YBCO在电力、交通、能源以及磁技术等诸多领域有巨大的发展空间。利用超导材料优异的磁体性能,可以将其应用于磁悬浮列车;在临界温度以下时高温超导材料的电阻降低为零,利用这一特性,可以将超导带材运用于电厂等电力输送领域;利用超导材料的超导隧道效应,可以将其应用于高灵敏电磁信号探测元件,制造超导量子干涉磁强计。目前涂层用NiW合金基带利用轧制辅助双轴织构技术(RABiTS)已经可以达到商业化的基本要求。但是目前主流的Ni-5at.%W合金基带的磁性较大、强度较低,这大大限制了涂层超导带材的应用领域。本论文针对涂层超导带材这一研究热点,提出了解决NiW合金基带强度不足、磁性较大的思路和方案。研究表明,提高合金基带中W元素的含量,可以有效降低材料的磁性并显著提高基带的机械性能。但是随之带来的问题是材料的层错能降低,经过大变形量轧制时,层错能的降低导致位错滑移受阻发生孪生,从而改变基带中微观晶粒的取向,后续的再结晶处理后无法得到较高含量的双轴立方织构。所以,如何在提高W含量的同时,抑制孪生的发生,保证双轴立方织构含量就成为了本论文需要解决的问题。本论文采用真空感应熔炼技术制备Ni-7.5at.%W合金坯锭,之后利用多道次小变形量冷轧,控制每道次变形量约5%,轧制最终总变形量大于95%。再结晶过程采用不同的热处理工艺,分析不同温度、保温时间、两步退火等对立方织构含量的影响。本论文创新性的采用了多道次冷轧过程中加入低温回复的工艺,力图减少孪生的发生。将初始坯锭进行冷轧和再结晶处理后,重新进行一次冷轧再结晶。这种两次冷轧再结晶的工艺,是基于再结晶织构形成理论中的定向生核理论和选择生长理论。在第一次冷轧再结晶后,坯锭中会形成一定含量的立方织构晶粒,这种经过处理的坯锭再经过轧制辅助双轴织构技术,立方织构会呈现选择生长的情况,在已经形成的立方织构取向上继续长大。这样就可以得到含量更高的双轴立方织构。实验分析部分利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等设备,对合金基带的轧态和再结晶态进行微观形貌、织构分布及含量等分析比对。本论文通过对高W含量合金基带的立方织构控制的研究,为高温涂层超导带材的工业化生产提供一定的理论基础和实验数据。
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