本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電塑性加工制備Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的方法。

背景技術(shù)：
實用化低溫超導(dǎo)材料通常加工成具有多芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合型線材，其制備過程中涉及到大量的拉拔和擠壓工序，這種制備工藝會導(dǎo)致線材的加工硬化，需要進(jìn)行多次去應(yīng)力退火以提高線材的塑性。在Nb3Al超導(dǎo)材料的不同制備方法中，均涉及到線材的拉拔和擠壓，由于Nb和Al兩種材料熔點相差太大，無法對二者進(jìn)行有效的去應(yīng)力退火，選擇較高溫度進(jìn)行去應(yīng)力退火時，Nb和Al將發(fā)生反應(yīng)，生成NbAl3和Nb2Al非超導(dǎo)雜相，而選擇較低溫度退火時則由于達(dá)不到Nb的去應(yīng)力溫度而無法對其實現(xiàn)去應(yīng)力效果，進(jìn)而導(dǎo)致拉拔過程中Nb硬化發(fā)生斷線，降低了線材成品率，嚴(yán)重制約了Nb3Al超導(dǎo)線材的規(guī)?；瘧?yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種電塑性加工制備Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的方法，解決了制備Nb3Al超導(dǎo)線材時由于Nb和Al的熔點相差太大無法進(jìn)行有效的去應(yīng)力退火進(jìn)而導(dǎo)致線材在拉拔過程中發(fā)生斷線的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：電塑性加工制備Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的方法，首先使用Al棒、Nb管、和Cu管進(jìn)行組裝得到Cu/Nb/Al復(fù)合棒材；將Cu/Nb/Al復(fù)合棒材通過電塑性拉拔裝置進(jìn)行電塑性拉拔加工獲得亞組元；將所得亞組元進(jìn)行組裝和擠壓后，再次通過電塑性拉拔裝置進(jìn)行拉拔加工，獲得多芯Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體。本發(fā)明的特點還在于，具體包括以下步驟：步驟1：將Al棒插入Nb管中，獲得Nb/Al復(fù)合棒，再將該Nb/Al復(fù)合棒插入Cu管內(nèi)獲得Cu/Nb/Al復(fù)合棒材；步驟2：調(diào)節(jié)脈沖電源參數(shù)，將步驟1中獲得的Cu/Nb/Al復(fù)合棒材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次電塑性拉拔，腐蝕掉外層Cu后軋制成六方形亞組元；步驟3：將步驟2獲得的六方形亞組元進(jìn)行矯直、切割，按六角密排方式在另一Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封蓋后進(jìn)行擠壓，并將擠壓后的線材再通過電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次電塑性拉拔，將拉拔后的線材腐蝕掉外層Cu后再次軋制成六方形亞組元，按照上述方法再次進(jìn)行矯直、切割、組裝、擠壓、多道次電塑性拉拔，最終獲得所需芯數(shù)和直徑的Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體。步驟1中Al棒、Nb管和Cu管的長度相等均為500mm-1000mm，Al棒的直徑為5-10mm，Nb管內(nèi)徑為5-10mm、外徑為10-20mm，Cu管內(nèi)徑為10-20mm、外徑15-25mm。步驟2中電塑性拉拔裝置的脈沖電源的電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，脈沖頻率為200～300Hz，加電處理區(qū)域長度為300mm。步驟2中拉拔的道次加工率為10％～15％，拉拔速度為10～20m/min，六方形亞組元的對邊距為3mm～10mm。步驟3中擠壓的速度為20mm/s-40mm/s，擠壓比為6～10。步驟3中電塑性拉拔裝置的脈沖電源的電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，脈沖頻率為300～500Hz，加電處理區(qū)域長度為300mm。步驟3中拉拔的道次加工率為10％～15％，拉拔速度為10～15m/min。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明電塑性加工制備Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的方法，在線材加工的同時引入高能電脈沖，可以減緩加工硬化，大幅提高材料的塑性變形能力，解決了制備Nb3Al超導(dǎo)線材時由于Nb和Al的熔點相差太大無法進(jìn)行有效的去應(yīng)力退火進(jìn)而導(dǎo)致線材在拉拔過程中發(fā)生斷線的問題，同時有效縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。附圖說明圖1是本發(fā)明制備過程使用的電塑性拉拔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.放線輪，2.收線輪，3.脈沖電源，4.拔絲模，5.電極壓片。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明電塑性加工制備Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的方法，具體包括以下步驟：步驟1：準(zhǔn)備長度相等均為500mm-1000mm、直徑相適應(yīng)的Al棒、Nb管和Cu管，Al棒的直徑為5-10mm，Nb管內(nèi)徑為5-10mm、外徑為10-20mm，Cu管內(nèi)徑為10-20mm、外徑15-25mm，將Al棒插入Nb管中，獲得Nb/Al復(fù)合棒，再將該Nb/Al復(fù)合棒插入Cu管內(nèi)，獲得Cu/Nb/Al復(fù)合棒材；步驟2：調(diào)節(jié)脈沖電源參數(shù)，將步驟1中獲得的Cu/Nb/Al復(fù)合棒材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次電塑性拉拔，電塑性拉拔裝置的脈沖電源的電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，脈沖頻率為200～300Hz，加電處理區(qū)域長度為300mm，拉拔的道次加工率為10％～15％，拉拔速度為10～20m/min，使用硝酸腐蝕掉外層Cu后軋制成對邊距為3mm～10mm的六方形亞組元；如圖1所示，電塑性拉拔裝置包括水平平行設(shè)置的放線輪1和收線輪2，所述放線輪1和收線輪2之間設(shè)置有拔絲模4，線材由放線輪1放線經(jīng)過拔絲模4后纏繞在收線輪2上，在線材經(jīng)過拔絲模2的兩端由脈沖電源3兩端連接的電極壓片5對線材施加脈沖電流，脈沖電源3兩端的電極壓片5之間的距離為加電處理區(qū)域長度；步驟3：將步驟2獲得的六方形亞組元進(jìn)行矯直后根據(jù)需要等長度進(jìn)行切割，將切割得到的多段六方形亞組元按六角密排方式在另一Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封蓋后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為20mm/s-40mm/s，擠壓比為6-10，將擠壓后的線材再通過電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次電塑性拉拔，電塑性拉拔裝置的脈沖電源的電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，脈沖頻率為300～500Hz，加電處理區(qū)域長度為300mm，道次加工率為10％～15％，拉拔速度為10～15m/min，將拉拔后的線材腐蝕掉外層Cu后再次軋制成六方形亞組元，按照上述方法再次進(jìn)行矯直、切割、組裝、擠壓、多道次電塑性拉拔，最終獲得所需芯數(shù)和直徑的Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體。電塑性加工的原理是對材料施加適當(dāng)?shù)碾娒}沖刺激時，材料內(nèi)部的金屬微粒獲得能量，振動能力增強，從而改變位錯的激活能，打開位錯間的纏結(jié)，使其容易克服滑移面上的障礙，降低材料變形過程中的摩擦阻力，提高材料的塑性。在Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的制備過程中引入電塑性，可以明顯提高材料的塑性，降低材料加工過程中的斷線率。本發(fā)明電塑性加工制備Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體的方法，本發(fā)明具有如下有益效果：(1)本發(fā)明通過電塑性拉拔，即在線材拉拔過程中施加脈沖電流，可以降低材料的變形抗力，大幅提高材料的塑性變形極限，解決了由于材料熔點差異大無法去應(yīng)力退火而導(dǎo)致線材拉拔過程中的斷線問題；(2)電脈沖的應(yīng)用可以有效降低拉拔過程中的內(nèi)摩擦力和外摩擦力，從而降低了拉拔力，起到降低能耗的作用；(3)有效縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。實施例1第一步，準(zhǔn)備長度均為500mm的Al棒、Nb管和Cu管，其中Al棒的直徑為8mm，Nb管內(nèi)徑8mm、外徑16mm，Cu管內(nèi)徑16mm、外徑21mm，將Al棒插入Nb管，獲得Nb/Al復(fù)合棒，再將該Nb/Al復(fù)合棒插入Cu管內(nèi)獲得Cu/Nb/Al復(fù)合棒材；第二步，將上述所得復(fù)合棒材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm、拉拔速率20m/min、道次加工率10％，設(shè)定脈沖頻率230Hz，按此工藝?yán)沃林睆?0mm；然后提高脈沖頻率至300Hz，按此工藝進(jìn)一步拉拔至5mm，腐蝕掉外層Cu，將線材軋制成對邊距為3mm的六方形亞組元；第三步，將上述所得六方形亞組元經(jīng)矯直后按500mm長度進(jìn)行切割，取其中169段按六角密排方式在另一Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封焊后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為30mm/s，擠壓比為8，將擠壓完的線材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm、拉拔速率15m/min、道次變形率15％，設(shè)置脈沖頻率為360Hz，按此工藝?yán)沃林睆?5mm；然后提高脈沖頻率至380Hz，按此工藝進(jìn)一步加工至直徑5mm，腐蝕掉外層Cu，將線材軋制成對邊距為3mm的六方形亞組元；第四步，將上述所得亞組元經(jīng)矯直后按500mm長度進(jìn)行切割，取其中169段按六角密排方式在Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封焊后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為20mm/s，擠壓比為6，將擠壓完的線材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm、拉拔速率10m/min、道次變形率10％，設(shè)置脈沖頻率為400Hz，按此工藝?yán)沃林睆?0mm；提高脈沖頻率至430Hz，進(jìn)一步拉拔至直徑10mm；然后再提高脈沖頻率至470Hz，按此工藝?yán)?，最終獲得直徑1.0mm的Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體。實施例2第一步，準(zhǔn)備長度均為800mm的Al棒、Nb管和Cu管，其中Al棒的直徑為5mm，Nb管內(nèi)徑5mm、外徑10mm，Cu管內(nèi)徑10mm、外徑15mm。將Al棒插入Nb管，獲得Nb/Al復(fù)合棒，再將該Nb/Al復(fù)合棒插入Cu管內(nèi)獲得Cu/Nb/Al復(fù)合棒材；第二步，將上述所得復(fù)合體棒材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm，拉拔速率15m/min，道次變形率15％，設(shè)定脈沖頻率230Hz，按此工藝?yán)沃林睆?0mm；然后提高脈沖頻率至300Hz，按此工藝?yán)沃林睆?mm，腐蝕掉外層Cu，將線材軋制成對邊距為5mm的六方形亞組元；第三步，將上述所得亞組元經(jīng)矯直后按500mm長度進(jìn)行切割，取其中397段按六角密排方式在Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封焊后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為30mm/s，擠壓比為10，將擠壓完的線材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm，拉拔速率10m/min、道次變形率12％，設(shè)置脈沖頻率為320Hz，按此工藝?yán)沃林睆?0mm；提高脈沖頻率至350Hz，進(jìn)一步拉拔至直徑30mm；然后再提高脈沖頻率至400Hz，按此工藝?yán)沃林睆?mm，腐蝕掉外層Cu，將線材軋制成對邊距為5mm的六方形亞組元；第四步，將上述所得亞組元經(jīng)矯直后按500mm長度進(jìn)行切割，取其中61段按六角密排方式在Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封焊后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為20mm/s，擠壓比為8，將擠壓完的線材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm、拉拔速率12m/min、道次變形率15％，設(shè)置脈沖頻率為420Hz，按此工藝?yán)沃林睆?0mm；提高脈沖頻率至450Hz，進(jìn)一步拉拔至直徑10mm；然后再提高脈沖頻率至470Hz，按此工藝?yán)?，最終獲得直徑1.0mm的Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體。實施例3第一步，準(zhǔn)備長度均為1000mm的Al棒、Nb管和Cu管，其中Al棒的直徑為10mm，Nb管內(nèi)徑10mm、外徑20mm，Cu管內(nèi)徑20mm、外徑25mm。將Al棒插入Nb管，獲得Nb/Al復(fù)合棒，再將該Nb/Al復(fù)合棒插入Cu管內(nèi)獲得Cu/Nb/Al復(fù)合棒材；第二步，將上述所得復(fù)合棒材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm、拉拔速率10m/min、道次變形率12％，設(shè)置脈沖頻率230Hz，按此工藝?yán)沃林睆?2mm，腐蝕掉外層Cu，將線材軋制成對邊距為10mm的六方形亞組元；第三步，將上述所得亞組元經(jīng)矯直后按500mm長度進(jìn)行切割，取其中169段按六角密排方式在Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封焊后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為40mm/s，擠壓比為10，將擠壓完的線材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流為1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm，拉拔速率15m/min、道次變形率15％，設(shè)定脈沖頻率為300Hz，按此工藝?yán)沃?0mm；提高脈沖頻率至380Hz，進(jìn)一步拉拔至30mm；然后再提高脈沖頻率至410Hz，按此工藝?yán)沃林睆?mm，腐蝕掉外層Cu，將線材軋制成對邊距為5mm的亞組元；第四步，將上述所得亞組元經(jīng)矯直后按500mm長度進(jìn)行切割，取其中91段按六角密排方式在Cu管內(nèi)進(jìn)行組裝，兩端用Cu蓋封焊后進(jìn)行擠壓，擠壓速度為20mm/s，擠壓比為6，將擠壓完的線材通過調(diào)試好的電塑性拉拔裝置進(jìn)行多道次拉拔，電塑性拉拔工藝為：電壓為110V，電源峰值電流為1000A，脈沖寬度為60μs，加電處理區(qū)域長度為300mm、拉拔速率10m/min、道次變形率10％，設(shè)定脈沖頻率為400Hz，按此工藝?yán)沃林睆?0mm；提高脈沖頻率至420Hz，進(jìn)一步拉拔至直徑10mm；然后再提高脈沖頻率至460Hz，按此工藝?yán)危罱K獲得直徑1.0mm的Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體。將本發(fā)明制備的Nb3Al超導(dǎo)線材前驅(qū)體用于制備Nb3Al超導(dǎo)線材，可將線材的成品率從40％提高到80％，提高了線材成品率，降低了生產(chǎn)成本。