本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高臨界電流密度鈮三錫超導(dǎo)線材用銅鈮復(fù)合棒的制備方法。

背景技術(shù)：

高臨界電流密度nb3sn超導(dǎo)線材是制造大型粒子加速器的重要材料，目前國際上在各個(gè)科學(xué)工程中批量交付使用的高臨界電流密度nb3sn超導(dǎo)線材的jc在12t，4.2k條件下可以達(dá)到2500a/mm²以上。獲得穩(wěn)定的高臨界電流密度nb3sn長線制備技術(shù)和批量化生產(chǎn)能力，是制造大型加速器需要解決的重要基礎(chǔ)材料問題之一。

影響nb3sn超導(dǎo)線材臨界電流密度的主要因素是其超導(dǎo)相含量以及晶界釘扎中心的密度，為了提高nb3sn超導(dǎo)線材的載流能力，需要大幅提高線材中的nb、sn含量以獲得高的nb3sn超導(dǎo)相的體積分?jǐn)?shù)。通?？蓪b錠裝入cu包套中焊接、擠壓、拉伸得到cunb單芯棒，再通過組裝、焊接、擠壓、拉拔等一系列工序得到高nb含量的cunb復(fù)合棒。但是由于nb錠初始晶粒尺寸較大，在后續(xù)加工過程中難以均勻破碎，導(dǎo)致超導(dǎo)線材拉伸過程中斷線和斷芯等情況發(fā)生，一方面降低了線材加工的成品率，另一方面制約著超導(dǎo)線材載流能力的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高臨界電流密度鈮三錫超導(dǎo)線材用銅鈮復(fù)合棒的制備方法，解決了現(xiàn)有方法制得的cunb復(fù)合棒中nb芯絲組織不均勻，導(dǎo)致超導(dǎo)線材加工過程中拉伸斷線的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，高臨界電流密度鈮三錫超導(dǎo)線材用銅鈮復(fù)合棒的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將無氧銅棒加工為外六方內(nèi)圓薄壁銅管；

步驟2，將nb棒裝入清潔后的步驟1得到的六方銅管中，然后將六方銅管按六方排布堆垛裝入無氧銅包套中，無氧銅包套中心區(qū)域擺放與六方銅管規(guī)格相同的無氧銅棒，兩端加上銅蓋用電子束封焊，得到cunb復(fù)合包套；

步驟3，將步驟2得到的cunb復(fù)合包套加熱，保溫后，擠壓得到cunb復(fù)合棒。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中銅管六方對(duì)邊尺寸為5mm～15mm，內(nèi)孔直徑為φ4mm～φ14mm，壁厚0.2mm～1mm，長度為300mm～800mm。

步驟2中nb棒和六方銅管數(shù)量為150～800個(gè)，無氧銅包套直徑為φ150mm～φ300mm。

步驟2中nb棒數(shù)量與無氧銅棒數(shù)量的比例為1:1～2:1。

步驟3中加熱溫度為550℃～650℃，保溫時(shí)間為1～4小時(shí)。

本發(fā)明的有益效果是，一種高臨界電流密度鈮三錫超導(dǎo)線材用銅鈮復(fù)合棒的制備方法，通過將初始晶粒尺寸細(xì)小的nb棒裝入薄壁六方銅管組裝、焊接、擠壓得到cunb復(fù)合棒，省去了cunb單芯棒的加工，避免了由于nb錠初始晶粒尺寸粗大，擠壓后組織不均勻，導(dǎo)致超導(dǎo)線材后續(xù)加工過程中拉伸斷線、斷芯的問題。同時(shí)直接組裝cunb復(fù)合包套，提高了效率，降低了加工過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明cunb復(fù)合包套的截面示意圖；

圖2是nb棒和六方銅管組裝局部放大圖。

圖中，1.無氧銅包套，2.無氧銅棒，3.nb棒和六方銅管，4.六方銅管，5.nb棒。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種高臨界電流密度nb3sn超導(dǎo)線材用cunb復(fù)合棒的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將無氧銅棒通過擠壓、拉拔、鋸切等工序得到長度為300mm～800mm，對(duì)邊尺寸為5mm～15mm，內(nèi)孔直徑為φ4mm～φ14mm的外六方內(nèi)圓薄壁銅管；

步驟2，將nb棒裝入清潔后的步驟1得到的六方銅管中，數(shù)量為150～800個(gè)，再按六方排布堆垛裝入無氧銅包套中，包套直徑為φ150mm～φ300mm，中心區(qū)域擺放與六方銅管規(guī)格相同的無氧銅棒，兩端加上銅蓋用電子束封焊，得到cunb復(fù)合包套；所得到的cunb復(fù)合包套結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中裝入其中的nb棒和六方銅管組裝結(jié)構(gòu)如圖2所示。nb棒數(shù)量與無氧銅棒數(shù)量的比例為1:1～2:1。

步驟3，將步驟2得到的cunb復(fù)合包套加熱至550℃～650℃，保溫1～4小時(shí)后擠壓得到cunb復(fù)合棒。

本發(fā)明高臨界電流密度鈮三錫超導(dǎo)線材用銅鈮復(fù)合棒的制備方法，通過將初始晶粒尺寸細(xì)小的nb棒裝入薄壁六方銅管組裝、焊接、擠壓得到cunb復(fù)合棒，省去了cunb單芯棒的加工，避免了由于nb錠初始晶粒尺寸粗大，擠壓后組織不均勻，導(dǎo)致超導(dǎo)線材后續(xù)加工過程中拉伸斷線、斷芯的問題。同時(shí)直接組裝cunb復(fù)合包套，提高了效率，降低了加工過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)施例1

步驟1，將無氧銅棒通過擠壓、拉拔、鋸切等工序得到長度為300mm，對(duì)邊尺寸為5mm，內(nèi)孔直徑為φ4mm的外六方內(nèi)圓薄壁銅管；

步驟2，將nb棒裝入清潔后的步驟1得到的六方銅管中，數(shù)量為150個(gè)，再按六方排布堆垛裝入無氧銅包套中，包套直徑為φ150mm，中心區(qū)域擺放與六方銅管規(guī)格相同的無氧銅棒，無氧銅棒數(shù)量為100個(gè)，兩端加上銅蓋用電子束封焊，得到cunb復(fù)合包套；

步驟3，將步驟2得到的cunb復(fù)合包套加熱至580℃，保溫2小時(shí)后擠壓得到cunb復(fù)合棒。

實(shí)施例2

步驟1，將無氧銅棒通過擠壓、拉拔、鋸切等工序得到長度為800mm，對(duì)邊尺寸為10mm，內(nèi)孔直徑為φ9mm的外六方內(nèi)圓薄壁銅管；

步驟2，將nb棒裝入清潔后的步驟1得到的六方銅管中，數(shù)量為800個(gè)，再按六方排布堆垛裝入無氧銅包套中，包套直徑為φ300mm，中心區(qū)域擺放與六方銅管規(guī)格相同的無氧銅棒，無氧銅棒數(shù)量為400個(gè)，兩端加上銅蓋用電子束封焊，得到cunb復(fù)合包套；

步驟3，將步驟2得到的cunb復(fù)合包套加熱至650℃，保溫1小時(shí)后擠壓得到cunb復(fù)合棒。

實(shí)施例3

步驟1，將無氧銅棒通過擠壓、拉拔、鋸切等工序得到長度為500mm，對(duì)邊尺寸為15mm，內(nèi)孔直徑為φ14mm的外六方內(nèi)圓薄壁銅管；

步驟2，將nb棒裝入清潔后的步驟1得到的六方銅管中，數(shù)量為200個(gè)，再按六方排布堆垛裝入無氧銅包套中，包套直徑為φ270mm，中心區(qū)域擺放與六方銅管規(guī)格相同的無氧銅棒，無氧銅棒數(shù)量為200個(gè)，兩端加上銅蓋用電子束封焊，得到cunb復(fù)合包套；

步驟3，將步驟2得到的cunb復(fù)合包套加熱至550℃，保溫4小時(shí)后擠壓得到cunb復(fù)合棒。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了高臨界電流密度鈮三錫超導(dǎo)線材用銅鈮復(fù)合棒的制備方法，首先將無氧銅棒加工為外六方內(nèi)圓薄壁銅管；然后將Nb棒裝入六方銅管中，并將六方銅管裝入無氧銅包套中，無氧銅包套中心區(qū)域擺放與無氧銅棒，封焊，得到CuNb復(fù)合包套；最后將CuNb復(fù)合包套加熱，保溫，擠壓得到CuNb復(fù)合棒。本發(fā)明方法通過將初始晶粒尺寸細(xì)小的Nb棒裝入薄壁六方銅管組裝、焊接、擠壓得到CuNb復(fù)合棒，省去了CuNb單芯棒的加工，避免了由于Nb錠初始晶粒尺寸粗大，擠壓后組織不均勻，導(dǎo)致超導(dǎo)線材后續(xù)加工過程中拉伸斷線、斷芯的問題。同時(shí)直接組裝CuNb復(fù)合包套，提高了效率，降低了加工過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：史一功;孫霞光;武博;張科;劉建偉;李建峰;劉向宏;馮勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.28
技術(shù)公布日：2017.09.15