專利名稱：提高抗斷裂性能的Nb₃Sn超導磁體的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超導磁體技術領域，涉及一種提高抗斷裂性能的Nb3Sn超導磁體的 制備方法。
背景技術：
在高場領域(8T 16T)使用的超導磁體基本都是N^Sn超導線繞制而成。通 常的制備方法是先將N^Sn超導線繞制成線圈，再經(jīng)過燒結，最后在超導線圈上涂抹環(huán) 氧樹脂。由于環(huán)氧樹脂不能耐高溫，所以不能先將環(huán)氧樹脂涂抹在超導線圈上再進行燒 結，只能燒結成型后再涂抹環(huán)氧樹脂進行絕緣。然而燒結成型后的超導線圈很脆，容易 斷裂，所以不能拉伸開在超導線上進行涂抹環(huán)氧樹脂，只能在線圈的外表面進行涂抹， 這樣就會使得環(huán)氧樹脂沒有充分滲透到里層超導線圈之間的縫隙當中，里層的超導線圈 絕緣能力就很差。當磁體勵磁時，最內(nèi)層超導線圈經(jīng)歷最大的洛侖茲力，這部分超導體 運動概率最高，然而其表面沒有充分絕緣，所以容易發(fā)生斷裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高抗斷裂性能的Nb3Sn超導磁體的制備方法，采用
該方法制得的Nb3Sn超導磁體勵磁時，超導磁體的線圈不會發(fā)生斷裂。 本發(fā)明所采用的技術方案是， 一種提高抗斷裂性能的N^Sn超導磁體的制備方
法，具體按照以下步驟進行 步驟l， 用丙酮清洗N^Sn超導線圈，然后將N^Sn超導線圈放在真空室里；
配置環(huán)氧樹脂；
步驟2， 將環(huán)氧樹脂采用加熱攪拌的方式去氣，加熱溫度為6(TC 8(TC，然后將環(huán)氧樹 脂通入到真空室中，真空室的壓強為2000Pa 3000Pa，等環(huán)氧樹脂充分浸沒Nb3Sn超導 線圈30分鐘后，在真空室中通入氮氣，使得真空室的壓強為1.5 2個大氣壓，通過氮氣 將環(huán)氧樹脂擠壓進N^Sn超導線圈的線圈里層，時間為5 10小時；
步驟3， 將步驟2得到的充分浸漬的N^Sn超導線圈從真空室里取出，除去表面多余環(huán)氧 樹脂，再將N^Sn超導線圈安裝在繞線機的軸心上，在6(TC溫度下旋轉繞線機，均勻加 熱18 20小時，即制得。
本發(fā)明的特征還在于， 環(huán)氧樹脂的配置具體按照以下步驟進行按重量份記，分別取未改性低黏度樹 脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳香胺硬化劑28份；將所取的未改性低黏 度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中 滴加黏度為100里泊 200里泊的硅反傳統(tǒng)液體一滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂；然后將所取的芳香胺硬化劑經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂。 本發(fā)明的不易斷裂的Nb^n超導磁體的制備方法，在真空的氣氛下先將N^Sn超導線圈全部浸沒在環(huán)氧樹脂中，然后再通過氮氣加壓，將環(huán)氧樹脂充分浸漬到N^Sn超導線圈之中，最后在6(TC溫度下均勻加熱18 20小時，得到的N^Sn超導線圈勵磁時，由于Nb3Sn超導線圈之間完全絕緣，所以Nb3Sn超導線圈不會發(fā)生斷裂。


圖1是本發(fā)明制備方法中環(huán)氧樹脂浸漬系統(tǒng)的結構示意圖。
圖中，l.氮氣鋼瓶，2.電爐，3.環(huán)氧樹脂罐，4.環(huán)氧樹脂傳輸線，5.通氣管，6.超導線圈，7.第二容器，8.真空室，9.真空泵，IO.第一閥門，ll.第二閥門，12.第三閥門，13.第四閥門，14.第五閥門，15.第六閥門，16.導管。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。 本發(fā)明Nb3Sn超導磁體的制備方法，具體按照以下三個步驟實施 1、用丙酮清洗N^Sn超導線圈，然后將N^Sn超導線圈放入真空室；并配置好
環(huán)氧樹脂。 2、將環(huán)氧樹脂采用加熱攪拌的方式去氣，加熱溫度為6(TC 8(TC，然后將環(huán)氧樹脂通入到真空室中，真空室的壓強為2000Pa 3000Pa，等環(huán)氧樹脂充分浸沒Nb3Sn超導線圈30分鐘后，在真空室中通入氮氣，使得真空室的壓強為1.5 2個大氣壓，通過氮氣將環(huán)氧樹脂擠壓進N^Sn超導線圈的線圈里層，時間為5 10小時。
3、將上步充分浸漬的N^Sn超導線圈從真空室里取出，除去表面多余環(huán)氧樹脂，再將Nb3Sn超導線圈安裝在繞線機的軸心上，在6(TC溫度下旋轉繞線機，均勻加熱18 20小時，即制得不易斷裂的Nb3Sn超導線圈。
環(huán)氧樹脂的配置，具體按照以下步驟實施 按重量份記，分別取未改性低黏度樹脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳香胺硬化劑(TONOX)28份。將所取的未改性低黏度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中滴加黏度為100里泊 200里泊的硅反傳統(tǒng)液體(Silicon Antiform fluid)—滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂。然后將所取的芳香胺硬化劑經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂。 采用上述方法配置的環(huán)氧樹脂黏度低、流動性好，可以充分浸漬到超導線圈內(nèi)，并且在低溫情況下，超導線圈上的環(huán)氧樹脂不會產(chǎn)生裂痕，絕緣性好。
本發(fā)明的方法在真空的氣氛下先將N^Sn超導線圈全部浸沒在環(huán)氧樹脂中，然后再通過氮氣加壓，將環(huán)氧樹脂充分浸漬到N^Sn超導線圈之中，最后再經(jīng)過加熱固化得到的N^Sn超導線圈勵磁時，由于N^Sn超導線圈之間完全絕緣，沒有洛侖茲力，所以Nb3Sn超導線圈不會發(fā)生斷裂。 具體來說，本發(fā)明的制備方法可以利用環(huán)氧樹脂浸漬系統(tǒng)來進行，環(huán)氧樹脂浸
4漬系統(tǒng)的結構如圖l所示。包括循環(huán)一周的通氣管5，氮氣鋼瓶l、環(huán)氧樹脂罐3、真空泵9、第二容器7依次分別與通氣管5相連通，其中環(huán)氧樹脂罐3是通過設置在環(huán)氧樹脂罐3上端的進氣口與通氣管5相連通，第二容器7是通過設置在第二容器7上端的出氣口與通氣管5相連通。環(huán)氧樹脂罐3的下部設置有電爐2，環(huán)氧樹脂罐3上端還設置有出液口，環(huán)氧樹脂傳輸線4的一端伸進環(huán)氧樹脂罐3的出液口與環(huán)氧樹脂罐3相連通，環(huán)氧樹脂傳輸線4的另一端伸進真空室8上端的進液口與真空室8相連通，真空室8內(nèi)放置有超導線圈6，導管16的一端與真空室8上端的出液口相連通，導管16的另一端與第二容器7上端的進液口相連通。在通氣管5上，環(huán)氧樹脂罐3的進氣口與真空泵9之間設置有第一閥門10、真空泵9與第二容器7的出氣口之間設置有第二閥門11、氮氣鋼瓶l與環(huán)氧樹脂罐3的進氣口之間設置有第五閥門14、第二容器7的出氣口與氮氣鋼瓶1之間設置有第六閥門15。在環(huán)氧樹脂傳輸線4上設置有第四閥門13，在導管16上設置有第三閥門12。 本發(fā)明的制備方法所用到的環(huán)氧樹脂浸漬系統(tǒng)中環(huán)氧樹脂傳輸線4的兩端為銅管，環(huán)氧樹脂傳輸線4的中間部分為透明膠管，目的是為了通過透明膠管觀測環(huán)氧樹脂的流速。 本發(fā)明的不易斷裂的N^Sn超導磁體的制備方法，該方法利用上述環(huán)氧樹脂浸漬系統(tǒng)具體按照以下步驟進行
步驟l， 用丙酮清洗超導線圈6，然后將超導線圈6放在真空室8里。
按重量份記，分別取未改性低黏度樹脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳香胺硬化劑(TONOX)28份。將所取的未改性低黏度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中滴加黏度為100里泊 200里泊的硅反傳統(tǒng)液體(Silicon Antiform fluid)—滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂。然后將所取的芳香胺硬化劑經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂，最后將環(huán)氧樹脂放置到環(huán)氧樹脂罐3內(nèi)。
步驟2， 首先打開第一閥門10、第二閥門ll、第三閥門12、第四閥門13和真空泵9，打開電爐2加熱環(huán)氧樹脂罐3，加熱溫度為100攝氏度，將環(huán)氧樹脂罐3抽空使環(huán)氧樹脂去氣，同時抽空真空室8和第二容器7，并使得真空室8的壓強為2000Pa 3000Pa。接著關閉第一閥門10和第六閥門15，打開第五閥門14，使環(huán)氧樹脂罐3為環(huán)境壓力，氮氣擠壓環(huán)氧樹脂罐3中的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂通過環(huán)氧樹脂傳輸線4流進真空室8內(nèi)。通過環(huán)氧樹脂傳輸線4中部的透明膠管觀測環(huán)氧樹脂的流速，然后控制第五閥門14調(diào)節(jié)流動速率，使整個傳輸過程中真空室8的壓強保持在2000Pa 3000Pa。當真空室8中的超導線圈6全部浸沒30分鐘后，關閉第二閥門ll和第四閥門13，打開第六閥門15，使得真空室的壓強為1.5 2個大氣壓，讓氮氣鋼瓶1中氮氣通過第二容器7引入真空室8把環(huán)氧樹脂壓進超導線圈6的線圈層里去，時間為5 10小時。
步驟3， 將超導線圈6從真空室8里取出，除去表面多余的環(huán)氧樹脂。再將超導線圈6安裝在繞線機的軸心上，同時在超導線圈6附件安裝一個加熱燈。在6(TC溫度下，旋轉繞線機，超導線圈6均勻加熱20小時，最終即得到完全固化的不易斷裂的N^Sn超導線圈。 實施例1 用丙酮清洗N^Sn超導線圈，然后將Nb^n超導線圈放入真空室；按重量份記，分別取未改性低黏度樹脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳香胺硬化劑28份。將所取的未改性低黏度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中滴加黏度為100里泊的硅反傳統(tǒng)液體(Silicon Antiform fluid) —滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂。然后將所取的芳香胺硬化劑經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂。將環(huán)氧樹脂采用加熱攪拌的方式去氣，加熱溫度為6(TC，然后將環(huán)氧樹脂通入到真空室中，真空室的壓強為2000Pa，等環(huán)氧樹脂充分浸沒Nb3Sn超導線圈30分鐘后，在真空室中通入氮氣，使得真空室的壓強為1.5個大氣壓，通過氮氣將環(huán)氧樹脂擠壓進N^Sn超導線圈的線圈里層，時間為5小時。將充分浸漬的N^Sn超導線圈從真空室里取出，除去表面多余環(huán)氧樹脂，再將N^Sn超導線圈安裝在繞線機的軸心上，在6(TC溫度下旋轉繞線機，均勻加熱18小時，即制得。
實施例2 用丙酮清洗N^Sn超導線圈，然后將Nb^n超導線圈放入真空室；按重量份記，分別取未改性低黏度樹脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳香胺硬化劑28份。將所取的未改性低黏度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中滴加黏度為200里泊的硅反傳統(tǒng)液體(Silicon Antiform fluid) —滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂。然后將所取的芳香胺硬化劑經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂。將環(huán)氧樹脂采用加熱攪拌的方式去氣，加熱溫度為8(TC，然后將環(huán)氧樹脂通入到真空室中，真空室的壓強為3000Pa，等環(huán)氧樹脂充分浸沒Nb3Sn超導線圈30分鐘后，在真空室中通入氮氣，使得真空室的壓強為2個大氣壓，通過氮氣將環(huán)氧樹脂擠壓進N^Sn超導線圈的線圈里層，時間為10小時。將充分浸漬的N^Sn超導線圈從真空室里取出，除去表面多余環(huán)氧樹脂，再將N^Sn超導線圈安裝在繞線機的軸心上，在6(TC溫度下旋轉繞線機，均勻加熱20小時，即制得。
實施例3 用丙酮清洗N^Sn超導線圈，然后將Nb^n超導線圈放入真空室；按重量份記，分別取未改性低黏度樹脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳香胺硬化劑28份。將所取的未改性低黏度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中滴加黏度為150里泊的硅反傳統(tǒng)液體(Silicon Antiform fluid) —滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂。然后將所取的芳香胺硬化劑經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂。將環(huán)氧樹脂采用加熱攪拌的方式去氣，加熱溫度為7(TC，然后將環(huán)氧樹脂通入到真空室中，真空室的壓強為2500Pa，等環(huán)氧樹脂充分浸沒Nb3Sn超導線圈30分鐘后，在真空室中通入氮氣，使得真空室的壓強為1.7個大氣壓，通過氮氣將環(huán)氧樹脂擠壓進Nb^n超導線圈的線圈里層，時間為8小時。將充分浸漬的N^Sn超導線圈從真空室里取出，除去表面多余
6環(huán)氧樹脂，再將N^Sn超導線圈安裝在繞線機的軸心上，在6(TC溫度下旋轉繞線機，均勻加熱19小時，即制得。
權利要求
一種提高抗斷裂性能的Nb3Sn超導磁體的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟進行步驟1，用丙酮清洗Nb3Sn超導線圈，然后將Nb3Sn超導線圈放在真空室里；配置環(huán)氧樹脂；步驟2，將環(huán)氧樹脂采用加熱攪拌的方式去氣，加熱溫度為60℃～80℃，然后將環(huán)氧樹脂通入到真空室中，真空室的壓強為2000Pa～3000Pa，30分鐘后，在真空室中通入氮氣，使得真空室的壓強為1.5～2個大氣壓，通過氮氣將環(huán)氧樹脂擠壓進Nb3Sn超導線圈的線圈里層，時間為5～10小時；步驟3，將步驟2得到的充分浸漬的Nb3Sn超導線圈從真空室里取出，除去表面多余環(huán)氧樹脂，再將Nb3Sn超導線圈安裝在繞線機的軸心上，在60℃溫度下旋轉繞線機均勻加熱18～20小時，即制得。
2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，環(huán)氧樹脂的配置具 體按照以下步驟進行按重量份記，分別取未改性低黏度樹脂50份，聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂50份，芳 香胺硬化劑28份；將所取的未改性低黏度樹脂與聚乙二醇雙環(huán)氧化合物樹脂混合，得到 混合樹脂，然后在每千克該混合樹脂中滴加黏度為100里泊 200里泊的硅反傳統(tǒng)液體一 滴，接著攪拌混合樹脂使得混合樹脂脫氣，得到脫氣樹脂；然后將所取的芳香胺硬化劑 經(jīng)過小孔過濾網(wǎng)過濾，再灌注進脫氣樹脂里，同時攪拌清澈得到環(huán)氧樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開的提高抗斷裂性能的Nb3Sn超導磁體的制備方法，在真空的氣氛下先將Nb3Sn超導線圈全部浸沒在環(huán)氧樹脂中，然后再通過氮氣加壓，將環(huán)氧樹脂充分浸漬到Nb3Sn超導線圈之中，最后再經(jīng)過固化得到Nb3Sn超導線圈。采用本發(fā)明方法制得的Nb3Sn超導線圈勵磁時，由于Nb3Sn超導線圈之間完全絕緣，所以Nb3Sn超導線圈不會發(fā)生斷裂。
文檔編號H01F6/00GK101692367SQ20091002411
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權日2009年9月28日
發(fā)明者馮勇, 劉向宏, 張平祥, 朱思華, 李建峰, 高慧賢 申請人:西部超導材料科技有限公司