专利名称：双轴织构多晶银基带的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多晶织构银基带制备方法，属于高温超导涂层韧性基带及超导薄膜制备技术领域。
背景技术：
将具有陶瓷脆性的高温超导材料制成线、带材是实现其实际应用的重要环节。近几年来，人们采用在多晶韧性金属基带上沉积超导膜以制备高温超导长带材的研究取得了很大的进展，已经制备出长度达到10米的钇钡铜氧(YBa2Cu3O7-δ)超导带材，有望进行强电应用。银是唯一一种在制备超导材料时不需要隔离层的基带金属，如能控制多晶银带的织构，则可望在多晶银带上直接制备高性能的高温超导膜，从而可简化工艺、降低成本。
目前国内外有很多研究组采用多晶银基带进行涂层高温超导膜的研究，研究表明{110}双轴织构的银基底有利于YBa2Cu3O7-δ高性能超导膜的沉积，而在{110}双轴织构中，{110}<110>双轴织构由于具有高的对称性和不存在孪晶而备受青睐。因此如何控制银的织构，得到单一取向的{110}<110>双轴织构，是实际应用银基带制备YBa2Cu3O7-δ超导膜的关键所在。目前，国外已有研究组得到{110}<110>双轴织构的银基带，但基带中织构不够单一，仍存在很弱的其它取向。
另外，由于银机械强度很低，不能采取机械抛光的方法进行表面处理，采用化学方法抛光又容易在表面抛光的同时造成晶界的深化，不利于高性能超导膜的制备。因此采用适当的气氛退火使银基带具有平整的表面对后续超导膜的直接沉积非常重要。目前，国外已有研究组得到{110}<110>双轴织构的银基带，采用的是在空气或真空中退火的方法，而实验证明在空气中进行高达800℃以上温度的退火，造成晶界的腐蚀很厉害，使晶界深化和宽化；而在真空中退火则不能消除表面轧痕。所以两种退火气氛中得到的银基带虽然具有好的织构，但不具有好的表面状态。
发明内容
本发明通过控制银的形变和再结晶退火过程，采用冷轧及再结晶退火的方法，通过控制原材料中的氧含量、变形时的道次变形量和总变形量来得到一定的形变织构，然后采用一定的再结晶退火方式、退火温度、退火气氛和退火时间，得到了具有很强的单一组分{110}<110>双轴织构多晶银基带，通过表面处理后可以用于沉积YBa2Cu3O7-δ高温超导膜。
本发明中采用在氩气和少量空气的混合气氛中再结晶退火，得到既具有很强单组分{110}<110>双轴织构又具有平整表面的多晶银基带。少量的空气可以在退火过程中消除表面轧痕，而氩气的保护又可以避免造成晶界的腐蚀。用此银基带可直接制备出具有高临界电流值的超导膜。
本发明所提供了一种双轴织构多晶银基带的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤(1)采用现有的真空熔炼方法降低银原材料中的氧含量，然后浇铸成银坯，切成3.5mm-4.5mm厚的银板；(2)在室温下对银板进行冷轧，道次变形量为10～40％，总变形量为90～97％；(3)采用在700℃～920℃在空气、氩气、氧气或者氩气和体积百分比2～15％空气的混合气氛任选其一的气氛中退火0.5～10小时。
所使用的银原材料为商业银铸锭，纯度为99.9～99.99wt％。首次采用现有的真空熔炼的方法降低高纯度银材料中的氧含量，在银为液态的情况下保持高真空3～8×10-3Pa持续3～10分钟，然后浇铸成银坯，切成3.5mm-4.5mm厚的银板，脱气前的氧含量为120～230ppm，脱气后的氧含量降至10～50ppm。以往技术降低高纯度银材料中的氧含量采用的是将商业银铸锭切成一定厚度，直接在高真空中保温来脱气，所须的时间长而且银板表面和中部的氧含量分布不均。我们采用的真空熔炼的方法降低高纯度银材料中的氧含量，时间短且效果好。
在银带的轧制过程中，道次变形量太小，材料的织构均匀性受到影响，道次变形量太大则银带中容易形成孪晶，不利于单一取向织构的获得。经过我们的研究，道次变形量为10～40％合适。总变形量小于90％或大于97％，织构都不够集中，研究发现，总变形量为90～97％合适。
经过研究发现在空气、氩气或氧气这三种气氛中进行再结晶退火可以得到所需的织构银带，退火温度在700℃～920℃，退火时间为0.5～10小时。
在氩气和体积百分比2～15％空气的混合气氛中退火0.5～10小时。研究发现在氩气和2～15％空气的混合气氛中可以得到具有平整表面的银基带。实验证明可以重复制备具有很强单组分{110}<110>双轴织构并具有平整表面的多晶银基带，并用此银基带可直接制备出具有高临界电流值的超导膜。
图1实施例1中银带的再结晶织构取向分布函数(ODF)截面图(2＝0°截面)和(111)极图；图2实施例2中银带的再结晶织构取向分布函数(ODF)截面图(2＝0°截面)和(111)极图；图3实施例3中银带的再结晶织构取向分布函数(ODF)截面图(2＝0°截面)和(111)极图；图4实施例4中银带的再结晶织构取向分布函数(ODF)截面图(2＝0°截面)和(111)极图和金相照片(500倍)；图5实施例5中银带的再结晶织构取向分布函数(ODF)截面图(2＝0°截面)、(111)极图和金相照片(500倍)。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
例1.将轧机的轧辊打磨抛光。采用纯度为99.99％、经真空熔炼的低氧含量银坯，切成3.5mm厚的银板；然后在室温下进行冷轧。第一道次变形量为35％，随后的道次变形量为15～20％，总变形量90％。将轧后的银带置于空气退火炉中，缓慢加热至700℃，然后保温30分钟，形成了{110}<110>银织构，见图1。图1中1＝90°，φ＝45°，2＝0°的强度集中分布区即表示{110}<110>织构，强度很强，而且成分单一。
例2.将轧机的轧辊打磨抛光。采用纯度为99.99％、经真空熔炼的低氧含量银坯，切成4.5mm厚的银板；然后在室温下进行冷轧。第一道次变形量为30％，随后的道次变形量为30～40％，总变形量97％。将轧后的银带置于氩气氛的退火炉中，缓慢加热至920℃，然后保温3小时，形成了{110}<110>银织构，见图2。形成了单一取向的{110}<110>银织构，织构强度高，而且成分单一。
例3.将轧机的轧辊打磨抛光。采用纯度为99.9％、经真空熔炼的低氧含量银坯，切成3.96mm厚的银板；然后在室温下进行冷轧。第一道次变形量为15％，随后的道次变形量为10～40％，总变形量94％。将轧后的银带置于氧气氛的退火炉中，缓慢加热至800℃，然后保温10小时，形成了{110}<110>银织构，见图3。形成了单一取向的{110}<110>银织构，织构强度高，而且成分单一。
例4.将轧机的轧辊打磨抛光。采用纯度为99.99％、经真空熔炼的低氧含量银坯，切成3.87mm厚的银板；然后在室温下进行冷轧。第一道次变形量为20％，随后的道次变形量为约15％，总变形量94％。将轧后的银带置于退火炉中，通入氩气和体积百分比2％空气，缓慢加热至850℃，然后保温5小时，形成了单一取向的{110}<110>银织构，织构强度高，而且成分单一。进行金相分析，具有平整的表面和很浅的晶界，见图4。
例5.将轧机的轧辊打磨抛光。采用纯度为99.99％、经真空熔炼的低氧含量银坯，切成4.2mm厚的银板；然后在室温下进行冷轧。第一道次变形量为22％，随后的道次变形量为20％，总变形量96％。将轧后的银带在氩气和体积百分比15％空气的混合气氛中缓慢加热至850℃，然后保温1小时，形成了很强的{110}<110>银织构。进行金相分析，具有平整的表面和很浅的晶界，见图5。
以上述银带为基带，采用现有的三氟乙酸盐热分解(TFA-MOD)法制备YBa2Cu3O7-δ超导薄，镀膜的原理是将Y、Ba、Cu的金属有机化合物溶解在适当的溶剂中形成溶胶，再用匀胶法将其涂覆在衬底上，经过预热处理，使有机成分分解挥发，再于高温下烧结，最后形成所需的YBCO薄膜。用该方法无需高真空、成分容易控制并可以随意增减添加剂、可制得超导长带。
以例1制出的银带为基带制备钇钡铜氧超导薄膜为例，将其进行表面处理后，采用三氟乙酸盐热分解(TFA-MOD)法制备YBa2Cu3O7-δ超导薄，制备出了成分单一，高度c一轴取向及良好面内取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜，临界电流Jc值约为10000A/cm2(77K，自场)。
以例5制出的银带为基带制备钇钡铜氧超导薄膜为例，将其进行表面清洗后，采用三氟乙酸盐热分解(TFA-MOD)法制备YBa2Cu3O7-δ超导薄，制备出了成分单一，高度c-轴取向及良好面内取向的YBa2Cu3O7-δ薄膜，临界电流Jc值为15000A/cm2(77K，自场)，这是国内外首次在多晶的织构银基带上采用此方法制备YBa2Cu3O7-δ高温超导膜。
权利要求
1.一种双轴织构多晶银基带的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤(1)采用现有的真空熔炼方法降低银原材料中的氧含量，然后浇铸成银坯，切成3.5mm-4.5mm厚的银板；(2)在室温下对银板进行冷轧，道次变形量为10～40％，总变形量为90～97％；(3)在700℃～920℃采用空气、氩气、氧气或者氩气和体积百分比2～15％空气的混合气氛任选其一的气氛中退火0.5～10小时。
全文摘要
一种多晶织构银基带制备方法，属于高温超导涂层韧性基带及超导薄膜制备领域。本发明的制备方法，特征在于包括以下步骤采用现有的真空熔炼方法降低银原材料中的氧含量，然后浇铸成银坯，切成3.5mm－4.5mm厚的银板；在室温下对银板进行冷轧，道次变形量为10～40％，总变形量为90～97％；700℃～920℃在空气、氩气、氧气或者氩气和体积百分比2～15％空气的混合气氛任选其一的气氛中退火0.5～10小时。经过研究发现以重复制备具有很强单组分{110}<110>双轴织构；在氩气和体积百分比2～15％空气的混合气氛中退火还可以得到具有平整表面的银基带。制出的银带进行表面处理后，采用三氟乙酸盐热分解法制备超导薄膜，制备出成分单一，高度c－轴取向及良好面内取向的薄膜。
文档编号C22F1/14GK1546717SQ20031011704
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月5日 优先权日2003年12月5日
发明者刘丹敏, 周美玲, 胡延槽, 李尔东, 刘敏 申请人:北京工业大学