Полупромышленное опробование технологии производства текстурованных лент-подложек

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2011, www.kabel-news.ru

60

Актуально

ÑÂÅÐÕÏÐÎÂÎÄÈÌÎÑÒÜ

М

еталлические текстурованные ленты при-
меняются для эпитаксиального нанесе-
ния на них буферных и сверхпроводящего 
(YBa

2

Cu

3

O

7-



) слоёв при создании так на-

зываемых сверхпроводящих ВТСП-проводов второ-
го поколения [1]. В качестве материала подложки ис-
пользуются обычно никель и его сплавы, имеющие 
ГЦК-решётку. Ленты из этих материалов должны 
обладать острой кубической текстурой {100}<001> 
для того, чтобы задавать ориентационное совер-
шенство буферных слоёв и сверхпроводящего слоя 
YBa

2

Cu

3

O

7-



 при эпитаксиальном нанесении их на 

подложку. Помимо получения высокой степени со-
вершенства кубической текстуры для возможности 
производства и последующей эксплуатации длин-
ных лент, необходимо обеспечить их высокую ме-
ханическую прочность. Кроме того, для повышения 
величины критического тока в многослойной ленте 
ВТСП нужно создать немагнитные ленты-подложки.

В Институте физики металлов УрО РАН были 

подробно изучены условия получения острой ку-
бической текстуры в тонких лентах из никеля и его 
сплавов. Исследовано влияние исходной структуры 
заготовок, режимов деформации и отжига, степе-
ни обжатия при холодной прокатке в лентах из чи-
стого никеля [2]. С целью повышения прочностных 
свойств лент-подложек изучена возможность полу-
чения острой кубической текстуры в тонких лентах 
двойных сплавов на основе никеля с элементами V, 
VI, VII и VIII групп периодической системы (Nb, W, 
Re, Mo, V, Mn, Al, Cr, Pd) в зависимости от содержа-
ния легирующих элементов [3]. Повышение концен-
трации легирующих элементов приводит к упрочне-
нию сплава, однако при этом уменьшается энергия 

дефектов упаковки материала, а это изменяет тек-
стуру холодной прокатки в лентах и может привести 
к невозможности образования в них острой кубиче-
ской текстуры после первичной рекристаллизации. 
С использованием математических методов анали-
за текстуры были установлены закономерности её 
формирования в двойных сплавах на основе никеля 
и определены границы легирования для возможно-
сти образования кубической текстуры в тонких лен-
тах никелевых сплавов. Впервые показано, что для 
всех легирующих элементов эта граница соответ-
ствует одному и тому же количественному соотно-
шению основных компонент текстуры деформации и 
определённому значению увеличенного за счёт ле-
гирования параметра решётки сплава. Это позволи-
ло получить сплавы с острой кубической текстурой 
{100}<001> и улучшенными прочностными свойства-
ми, в несколько раз превышающими свойства чисто-
го никеля.

Изучение магнитных свойств двойных сплавов 

показало, что легирование хромом и ванадием по-
зволяет получить ленты с точкой Кюри ниже рабо-
чей температуры сверхпроводника (77 К). На основе 
полученных данных для двойных сплавов были так-
же предложены составы немагнитных тройных спла-
вов Ni-Cr-W, в которых в результате первичной ре-
кристаллизации развивается кубическая текстура. 
Замена части вольфрама в двойном сплаве хромом 
так, чтобы количество вольфрама в сплаве не пре-
вышало 3 ат.%, приводит к необходимому измене-
нию магнитной природы сплава, сохраняя при этом 
достаточно высокие прочностные свойства ленты 
(



0,2 

— около 150—160 МПа), и даёт возможность по-

лучать совершенную кубическую текстуру [4].

Полупромышленное 
опробование технологии 
производства текстурованных 
лент-подложек 

Ирина ГЕРВАСЬЕВА, ведущий научный сотрудник, Дмитрий РОДИОНОВ,

 Юлия ХЛЕБНИКОВА, Институт физики металлов УрО РАН, Екатеринбург,

Александр ЕРМАКОВ, ЗАО «Уральские инновационные технологии»

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2011, www.kabel-news.ru

61

Актуально

ÑÂÅÐÕÏÐÎÂÎÄÈÌÎÑÒÜ

Ряд исследованных сплавов, состав и некото-

рые характеристики которых приведены в табли-
це, были подвергнуты холодной прокатке на про-
мышленном четырёхвалковом стане. В настоящее 
время специалисты завода, которые производили 
обработку, работают на производственной фирме 
ЗАО «Уральские инновационные технологии». По-
сле окончательного отжига были получены опыт-
ные образцы с прочностными свойствами, в не-
сколько раз превышающими свойства лент из чи-
стого никеля (см. таблицу), с чистотой поверхности, 
соответствующей 10-му классу. Сплавы с хромом 
и ванадием были парамагнитными или антиферро-
магнитными при 77 К, а удельный магнитный мо-
мент насыщения ферромагнитного сплава с воль-
фрамом более чем в 2 раза ниже, чем чистого ни-
келя.

Работа выполнена при частичной финансовой 

поддержке программы Президиума РАН № 09-П-2-
1025.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Coyal A., Norton D.P., Budai J.D., et. al. High Critical 

Current Density Superconductors Tapes by Epitaxial 
Deposition of YBa

2

Cu

3

O

x

 Thick Films on Biaxially 

Texturated Metals / Appl. Phys. Lett. — 1996. — 
V. 69. — № 16. — P. 1795—1797.

2.  Гервасьева И.В., Родионов Д.П., Соколов, Б.К. и 

др. Эволюция текстуры в никеле при прокатке и 
отжиге и получение острой кубической текстуры / 
ФММ. — 2000. — Т. 90. — № 3, с. 89—96.

3.  Родионов Д.П., Гервасьева И.В., Хлебникова Ю.В. 

и др. Влияние легирования и термической обра-
ботки на формирование кубической текстуры ре-
кристаллизации в никелевых сплавах / ФММ. — 
2005. — Т. 99. — № 1, с. 88—98.

4.  Rodionov D.P., Gervasyeva I.V., Khlebnikova Yu.V., 

et al. Epitaxial Substrates from Ni-Based Ternary Al-
loys with Cr and W / Ceramic Transactions. — 2008. — 
V. 201. — P. 11—22.

Таблица. Характеристики текстурованной ленты из никелевых сплавов, 

прокатанных в заводских условиях

Состав

сплава

,

ат

. %

Состав

сплава

,

вес

., %

а

, Å

Величина

зерна

пе

-

ред

прокат

-

кой

, 

мкм

HV, 

МПа



Т

С

, 

К

Рассеяние

текстуры

вокруг

ПН

,   

град

.

Рассеяние

текстуры

вокруг

НП

, 

град

.

Ni

95,2

W

4,8

13,9

3,5453

40

1200

290

333

5,8

11

Ni

89

Cr

11

9,9

3,5329

25

924

148

а

-

фм

5,4

8,2

Ni

89,9

V

10,1

8,9

3,5400

13

1188

272

<50

6,7

13

Полюсные фигуры {111} сплавов после прокатки и отжига при 1000

о

С, 1 час:

а — Ni

89.6

Cr

8.6

W

1.8

 ; б — Ni

89.6

Cr

7.8

W

2.6

 ; в — Ni

89.2

Cr

7.2

W

3.6

а

б

в