一种立方织构复合Ni基带及其制备方法 【技术领域】
一种立方织构复合Ni基带及其制备方法，涉及一种YBCO涂层导体用的具有较高机械强度的复合型立方织构Ni基带及其制作方法。
背景技术
YBCO涂层导体具有良好的高场超导性能，是一种有很好应用前景的高温超导材料。美国、日本、欧洲以及我国都在竞相开发这种材料。立方织构Ni基带是制备YBCO涂层导体的关键材料。过去已有过立方织构Ni基带的制备技术公开，如专利[ZL 97 1 21916.8]。纯Ni立方织构基带虽然也能满足制备YBCO涂层导体的需要，但存在着材质太软，机械强度低，具有磁性等缺点。为了增加Ni基带的强度，降低磁性，国外普遍采用合金化方法。例如，制备Ni-Cr，Ni-W等合金。由于纯金属Ni和Cr，W的熔点相差很大，要制备均匀的材料，采用的工艺比较复杂。因为金属Ni的点阵常数，热膨胀系数和YBCO比较接近，所以是比较合适的YBCO涂层导体的基带用材。但是在纯Ni再结晶退火，立方织构形成过程中，材料变软，机械强度大大降低。因此，开发一种工艺简单、可靠、能制作具有良好机械强度，较低磁性，具有高质量立方织构的Ni基带技术是非常有意义的。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服纯金属Ni立方织构基带材质软地缺点，提供一种具有较高强度的Ni基立方织构复合基带材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种立方织构复合Ni基带，其特征在于它由芯部为具有较好室温和高温机械特性的Ti、Nb中的一种金属和覆合在外部的具有立方织构的Ni层组成的复合带材。
一种立方织构复合Ni基带，其特征在于制备过程为：将金属Ni紧密包覆选自Ti、Nb的一种金属组成复合体，再将复合体通过大于95％的总冷加工率，冷加工成所需形状和尺寸的带材，在真空度高于10-4Pa的高真空或高纯Ar气氛下，在950℃-1100℃温度范围将加工成最终尺寸和形状的复合带处理0.5-2小时，生成立方织构复合Ni基带材。
本发明的使用的原材可以是纯度高于99.99％的高纯Ni，也可以是纯度高于99％普通纯度Ni，用普通纯度Ni为原材料也可以达到高于95％体积分数立方织构的结构特性，大大降低了产品的成本。
本发明的方法，是通过挤压、爆炸复合或套管拉伸之一的方法将纯金属Ni与套入Ni材的纯金属Ti、Nb包覆合成合金棒复合加工成复合体的。
本发明的方法，通过改变工艺参数可以按需求控制复合Ni基带中立方织构的体积分数，立方织构的体积分数可以在95％-99％或更高数值之间变化。
Ti、Nb等金属材料和金属Ni同为立方晶型，具有较好的室温和高温机械特性，本发明通过将Ni-Ti，Ni-Nb等做成复合材料，不仅保留了原来纯Ni基带的优点，而且达到了增加机械强度，减小磁性的目的。
本发明的优点是：工艺简单，易大规模生产，重复性好。用普通纯度Ni为原材料也可以达到高于95％体积分数立方织构的结构特性，大大降低了产品的成本。复合体中立方织构的体积分数可以通过改变工艺参数达到控制，可以在95％-99％或更高数值之间变化。这样可以根据不同需要，制备具有不同立方织构体积分数的复合基带，既降低了成本，又能满足不同应用场合的需要。制备的复合基带不仅具有很好的立方织构，而且具有机械强度高，磁性低的特点。
具体实施方案
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
一种立方织构复合Ni基带，它由芯部为具有较好室温和高温机械特性的Ti、Nb中的一种金属和覆合在外部的具有立方织构的Ni层组成的复合带材。制备过程为：将金属Ni紧密包覆选自Ti、Nb的一种金属组成复合体，再将复合体通过大于95％的总冷加工率，冷加工成所需形状和尺寸的带材，在真空度高于10-4pa的高真空或高纯Ar气氛下，在950℃-1100℃温度范围将加工成最终尺寸和形状的复合带处理0.5-2小时，生成立方织构复合Ni基带材。
实例1
将普通纯度(纯度高于99％)，外径为16mm，内径为10mm的Ni管，内外表面清理后，在内孔中装入外径为10mm的纯Ti棒，作成复合体。通过轧制，将复合体加工成外径为3mm的园线。用平辊轧制成厚度为0.2mm，宽度约为5mm的带。将复合带在纯氩气氛下，加热至1000℃保温1小时，制成具有较好立方织构的Ni-Ti复合基带。这种复合基带中，立方织构的体积分数高于95％(用March-Doler函数估算)。显微硬度反映了材料抵抗微观朔性变形的能力，对照样品测试结果表明，Ni-Ti复合基带显微硬度测试值为192，比纯Ni基带的显微硬度值88明显提高，说明复合基带的机械强度有了明显的提高。
用普通纯度Ni在氩气氛下制备的Ni-Ti复合基带的X射线衍射图可以清楚看出在检测能力范围内，X射线衍射图中仅出现了Ni的(200)衍射峰，March-Doler函数估算，立方织构体积分数高于95％。衍射图中的小峰是Ni0。
实例2
将普通纯度(纯度高于99％)，外径为16mm，内径为10mm的Ni管，内外表面清理后，在内孔中装入外径为10mm的纯Ti棒，用爆炸复合法做成复合体。通过拉伸，将复合体加工成外径为3mm的园线。用平辊轧制成厚度为0.2mm，宽度约为5mm的带。将复合带在纯氩气氛下，加热至1000℃保温1小时，制成具有较好立方织构的Ni-Ti复合基带。也可以得到立方织构的体积分数高于95％复合基带。显微硬度测试表明，Ni-Ti复合基带显微硬度值为150-190，具体数值与热处理温度和时间有关，大大高于纯Ni基带的显微硬度80-110，复合基带的机械强度有了明显的提高。
实施例3
将高纯度(纯度高于99.99％)，外径为16mm，内径为10mm的Ni管，内外表面清理后，在内孔中装入外径为10mm的纯Ti棒，用爆炸复合法做成复合体。通过拉伸，将复合体加工成外径为3mm的园线。用平辊轧制成厚度为0.2mm，宽度约为5mm的带。将复合带在纯氩气氛下，加热至1000℃保温1小时，用这种高纯Ni为原始坯料可制成立方织构体积分数高于99％的Ni-Ti复合基带。对照组样品显微硬度测试表明，复合基带的机械强度有了明显的提高。
实施例4
通过拉伸，将复合体加工成外径为3mm的园线，其它条件同实例1，结果同实例1。
实施例5
其它条件同例2，将复合带在10-4Pa的高真空下，加热至1100℃保温0.5小时，用这种高纯Ni为原始坯料可制成立方织构体积分数高于99％的Ni-Ti复合基带。对照组样品显微硬度测试表明，复合基带的机械强度有了明显的提高。
实例6
其它条件同例3，将复合带在纯氩气氛下，加热至950℃保温2小时，用这种高纯Ni为原始坯料可制成立方织构体积分数高于99％的Ni-Ti复合基带。对照组样品显微硬度测试表明，复合基带的机械强度有了明显的提高。