王營(yíng)霞

摘 要：通過(guò)真空感應(yīng)熔煉方法并采用 RABiTS工藝制備了Ni5W合金基帶。通過(guò)背散衍射技術(shù)（EBSD）對(duì)合金基帶再結(jié)晶熱處理后的織構(gòu)和晶界進(jìn)行表征。結(jié)果表明，Ni5W合金基帶在700℃等溫處理60min，隨后在1100℃等溫處理60min后，獲得了非常銳利的立方織構(gòu)，其含量為99.5%（≤10°），小角度晶界的含量也比較高，為98.5%，∑3晶界僅為1.4%。

關(guān)鍵詞：Ni5W合金基帶；熱處理；立方織構(gòu)；晶界

中圖分類號(hào)：TM26+3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）10-0112-03

Abstract： The substrate of Ni5W alloy was prepared by vacuum induction melting and RABiTS process. The texture and grain boundary of the alloy after recrystallization heat treatment were characterized by EBSD. The results show that after isothermal treatment at 700℃ for 60 minutes and then isothermal treatment for 60 min at 1，100℃， very sharp cubic texture is obtained， the content of which is 99.5% （≤10°）， the content of small angle grain boundary is also relatively high， 98.5 and ∑3 grain boundary is only 1.4%.

Keywords： Ni5W alloy base band； heat treatment； cubic texture； grain boundary

隨著科技及高鐵事業(yè)的快速發(fā)展，第二代涂層導(dǎo)體的實(shí)用化研究在世界各國(guó)掀起了一股研究熱潮，并不斷突破取得新的研究進(jìn)展[1-3]。而如何獲得高質(zhì)量、高性能、高織構(gòu)含量的金屬基帶更是未來(lái)研究的熱點(diǎn)及重點(diǎn)。而Ni-5at%W（Ni5W）合金基帶由于其優(yōu)良的性能，被廣泛的用來(lái)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究?，F(xiàn)在已經(jīng)有多家公司及科研單位可以商業(yè)化生產(chǎn)百米級(jí)的Ni5W基帶[4-5]。本文主要對(duì)Ni5W合金基帶的不同熱處理工藝進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)，探討不同熱處理工藝下基帶立方織構(gòu)含量變化規(guī)律和晶界種類及質(zhì)量受熱處理工藝的影響，以期為長(zhǎng)帶的熱處理工藝提供一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料與方法

采用真空感應(yīng)熔煉路線制備Ni5W合金坯錠；經(jīng)過(guò)高溫鍛造及熱軋?zhí)幚碇蟮玫匠跏寂麇V，對(duì)初始坯錠的表面進(jìn)行去氧化皮處理，其平均厚度變?yōu)榇蠹s10mm左右；然后用電火花切割成大小為20mm×15mm×10mm的Ni5W合金坯錠；采用典型的RABiTS軋制工藝將坯錠進(jìn)行冷軋獲得平均厚度為75μm的Ni5W冷軋基帶。將冷軋Ni5W合金基帶進(jìn)行一系列的再結(jié)晶退火處理。采用SEM（型號(hào)為JEOL JSM-6500F）的附件EBSD系統(tǒng)進(jìn)行微觀織構(gòu)表征，用TSL-OIM 軟件進(jìn)一步分析晶粒的大小、數(shù)量、分布及取向等信息，并規(guī)定分布函數(shù)在其特定的歐拉空間內(nèi)，以10°為基準(zhǔn)向外擴(kuò)展，晶界為大于2°的取向差，大角度晶界為大于10°的取向差。

本實(shí)驗(yàn)中主要采用6種不同的熱處理工藝進(jìn)行處理，分別為隨爐升溫至1100℃+保溫60min+隨爐冷卻，獲得的樣品稱為樣品A；隨爐升溫至1100℃+保溫30min+隨爐冷卻，獲得的樣品稱為樣品B；1100℃等溫?zé)崽幚?60min+空冷，獲得的樣品稱為樣品C；1100℃等溫?zé)崽幚?120min+空冷，獲得的樣品稱為樣品D；700℃等溫處理30min+1100℃等溫處理30min+空冷，獲得的樣品稱為樣品E；700℃等溫處理60min+1100℃等溫處理60min+空冷，獲得的樣品稱為樣品F。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 立方織構(gòu)含量分析

經(jīng)過(guò)隨爐升溫處理和等溫再結(jié)晶處理，樣品中的立方織構(gòu)含量都很高，如表1所示。

表1 冷軋Ni5W合金基帶經(jīng)不同熱處理后的立方織構(gòu)含量

由表中可以看到，樣品A的立方織構(gòu)含量為98.8%，而樣品C的僅有92.4%，樣品D為延長(zhǎng)保溫時(shí)間得到的樣品，其立方織構(gòu)含量為95.6%，略有增加，但是相對(duì)于樣品A來(lái)說(shuō)，其立方織構(gòu)含量還是有點(diǎn)低。一般來(lái)說(shuō)，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，立方取向的晶粒的長(zhǎng)大趨勢(shì)就越明顯，非立方取向的晶粒含量就應(yīng)該越低，立方取向的晶粒含量應(yīng)該就越高。但實(shí)際上，試驗(yàn)結(jié)果并沒(méi)有如預(yù)期的那樣發(fā)展，說(shuō)明保溫時(shí)間比較短，立方取向的晶粒長(zhǎng)大并吞并非立方取向晶粒的效果不是很明顯。

采用兩步退火獲得的樣品，由于其處理方式不一樣，其立方織構(gòu)含量也不一樣。樣品B為隨爐升溫及隨爐冷卻方式獲得的，其立方織構(gòu)的含量為99.0%。樣品E為等溫?zé)崽幚砉に嚝@得的，其立方織構(gòu)的含量為93.7%。樣品F為延長(zhǎng)熱處理保溫時(shí)間獲得的樣品，其立方織構(gòu)含量明顯增加，達(dá)到99.5%，明顯高于相同溫度下一步等溫處理樣品的立方織構(gòu)含量。

圖1為不同熱處理后Ni5W合金基帶的再結(jié)晶織構(gòu)偏離標(biāo)準(zhǔn)立方取向的角度變化曲線。由圖上可以看出，一步等溫?zé)崽幚砉に嚝@得的樣品D，其立方取向的晶粒比較集中，更加向標(biāo)準(zhǔn)立方取向位置生長(zhǎng)，說(shuō)明合理延長(zhǎng)高溫?zé)崽幚頃r(shí)間，可以有效改善立方織構(gòu)的含量與質(zhì)量。相比較而言，兩步退火獲得的樣品，其立方取向的晶粒更為集中在標(biāo)準(zhǔn)立方附近。這說(shuō)明等溫?zé)崽幚矸绞娇梢蕴岣吡⒎娇棙?gòu)含量，合理的熱處理工藝可以把再結(jié)晶織構(gòu)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)立方織構(gòu)。

2.2 等溫處理對(duì)Ni5W合金基晶界的影響

圖2為冷軋Ni5W合金基帶經(jīng)不同熱處理后的基帶表面晶界分布曲線。由圖上可以看到，經(jīng)過(guò)再結(jié)晶熱處理工藝處理以后，基帶表面的晶界類型主要為小角度晶界。采用兩步退火獲得的小角度晶界含量最高為97.8%和98.5%，而且孿晶界含量也相對(duì)較低，僅為1.2%和1.4%，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)立方取向晶粒。相比常規(guī)退火處理獲得的樣品，其小角度晶界含量?jī)H為87.3%，都有少量孿晶，部分樣品還有旋轉(zhuǎn)立方取向晶粒。這說(shuō)明立方取向晶粒具有形核優(yōu)勢(shì)，采用等溫?zé)崽幚砉に囂幚頃r(shí)，立方取向晶核可以快速形核并長(zhǎng)大，抑制其他取向晶粒長(zhǎng)大，以達(dá)到高立方織構(gòu)。

Ni5W合金基帶經(jīng)過(guò)不同熱處理工藝處理后，所得樣品中晶界類型和具體含量如表2所示。結(jié)合圖2分析可知，基帶經(jīng)過(guò)等溫?zé)崽幚砉に囂幚砗?，其小角度晶界含量高、孿晶含量低、立方織構(gòu)含量高、基帶性能優(yōu)良。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用真空感應(yīng)熔煉路線獲得的Ni5W合金初始坯錠，經(jīng)過(guò)冷軋和合理的再結(jié)晶熱處理工藝處理，得到Ni5W合金基帶。Ni5W合金基帶經(jīng)700℃等溫處理60min然后升溫到1100℃等溫處理60min后空冷，其再結(jié)晶立方織構(gòu)的含量為99.5%（≤10°）；小角度晶界含量為98.5%（<10°）；孿晶界含量?jī)H為1.4%。以上分析結(jié)果表明，等溫再結(jié)晶處理可以有效的優(yōu)化Ni5W合金基帶的立方織構(gòu)和晶界質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]F.Yang， E. Narμmi， S. Patel， et， al. Shaw. In-plane texturing and its effect on critical current densities of YBa2Cu3O7-x thin films grown on polycrystalline substrates [J]. Physica C.， 1995，244（3-4）：299-303.

[2]M. Frary and C. A. Schuh. Nonrandom percolation behavior of grain boundary networks in high-Tc superconductors[J].Applied Physics Letters，2003，83（18）：3755-3757.

[3]V. Selvamanickam， Y. Chen， X. Xiong， et al. Recent Progress in Second-Generation HTS Conductor Scale-Up at SuperPower [J]. IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY， 2007，17（2）：3231-3234.

[4]Malozemoff.A.P.， Fleshler S.， Rupich.M， et al. Progress in high temperature superconductor coated conductors and their applications[J].Superconductor Science & Technology， 2008，21：1-7.

[5]Xiaoping Li， Martin W. Rupich， Cornelis L. H. Thieme， et al. The Development of Second Generation HTS Wire at American Superconductor[J].2009，19（3）：3231-3235.