一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，具體為：在銅鈮薄壁管內(nèi)套鉭管，鉭管內(nèi)裝青銅/鈮六方棒，銅鈮薄壁管外套無(wú)氧銅薄壁管，裝配得到復(fù)合坯錠；然后對(duì)復(fù)合坯錠進(jìn)行封焊、擠壓、拉伸、熱處理，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。采用本發(fā)明方法得到的鈮三錫低溫超導(dǎo)線材，其具有良好的力學(xué)性能，線材測(cè)量抗拉強(qiáng)度在100MPa～300MPa，測(cè)量線材臨界電流在190A～210A(4.2k，12T)，能夠滿足后續(xù)先反應(yīng)后繞制的磁體制備技術(shù)要求。
【專利說(shuō)明】
一種CuNb増強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]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CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著磁體制造技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)方法制備的青銅法Nb3Sn低溫超導(dǎo)線材已經(jīng)不能滿足其工藝要求，主要是由于青銅法Nb3Sn低溫超導(dǎo)線材在磁體繞制時(shí)，需要采用先反應(yīng)后繞制的方法，并且繞制線圈前需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)變，以獲得更高的載流性能。這就要求青銅法Nb3Sn線材在反應(yīng)后仍需要具有一定的力學(xué)性能。然而傳統(tǒng)的青銅法Nb3Sn線材制備是采用無(wú)氧銅管包覆非銅區(qū)域(超導(dǎo)區(qū)和阻隔層)，經(jīng)過(guò)650°C的擴(kuò)散反應(yīng)熱處理生成脆性的Nb3Sn相，反應(yīng)后的線材主要的強(qiáng)度是由銅及阻隔層材料提供，中心占比約百分之五十的面積為超導(dǎo)區(qū)域，是Nb3Sn芯絲和低錫青銅的復(fù)合體，強(qiáng)度較低，在受外部切向力時(shí)很容易產(chǎn)生脆性斷裂，后續(xù)繞制磁體基本無(wú)法使用。因此找到一種提高青銅法Nb3Sn反應(yīng)后線材力學(xué)性能的方法是改善線材應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，以提高青銅法Nb3Sn反應(yīng)后線材的力學(xué)性能。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，具體包括以下步驟:
[0005]步驟I，裝配復(fù)合坯錠:
[0006]在銅鈮薄壁管內(nèi)套鉭管，鉭管內(nèi)裝青銅/鈮六方棒，然后銅鈮薄壁管外套無(wú)氧銅薄壁管，即裝配得到復(fù)合坯錠；
[0007]步驟2，封焊:
[0008]采用真空電子束焊機(jī)和紫銅蓋將步驟I得到的復(fù)合坯錠兩端先抽真空再封焊；
[0009]步驟3，擠壓、拉伸、熱處理:
[0010]將封焊后的復(fù)合坯錠擠壓為棒材，然后將棒材拉伸為圓線，對(duì)圓線進(jìn)行擴(kuò)散反應(yīng)熱處理，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。
[0011]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0012]步驟I中銅鈮薄壁管的Nb質(zhì)量百分比含量為12%?20%，規(guī)格為Φ 132mm?Φ142mm/Φ100mm*L。
[0013]步驟I中鉭管規(guī)格為(D99mm/0 97mm*L。
[0014]步驟I中無(wú)氧銅薄壁管規(guī)格為Φ 1 50mm/ Φ 133mm?Φ 143mm*L。
[0015]步驟I中青銅/銀六方棒對(duì)邊尺寸為3.5mm?4.2mm。
[0016]步驟I中鉭管中裝入的青銅/鈮六方棒數(shù)量為320支?420支。
[0017]步驟3中所述擠壓溫度為450?600 °C。
[0018]步驟3中所述拉伸的道次加工率為10%?25%。
[0019]步驟3中所述拉伸的同時(shí)對(duì)棒材進(jìn)行退火處理，退火溫度為450?600°C，退火時(shí)間為0.5?Ih0
[0020]步驟3中所述擴(kuò)散反應(yīng)熱處理溫度為645?655°C，處理時(shí)間為190h?210h。
[0021]本發(fā)明的有益效果是，一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，采用鈮質(zhì)量百分比在12%?20%的CuNb薄壁管套裝在銅管和阻隔層之間，然后堆垛青銅/鈮六方亞組元棒和青銅插縫棒，得到復(fù)合坯錠，然后對(duì)復(fù)合坯錠進(jìn)行真空封焊、熱擠壓、拉伸、熱處理制備得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材，其具有良好的力學(xué)性能，線材測(cè)量抗拉強(qiáng)度在10MPa?300MPa，測(cè)量線材臨界電流在190A?210A(4.2k，12T)，能夠滿足后續(xù)先反應(yīng)后繞制的磁體制備技術(shù)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明加入CuNb增強(qiáng)體的青銅法最終坯料裝配示意圖；
[0023]圖中，1.青銅/鈮六方棒，2.鉭管，3.無(wú)氧銅薄壁管，4.銅鈮薄壁管。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]本發(fā)明一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，具體包括以下步驟:
[0026]步驟I，裝配復(fù)合坯錠:
[0027]采用Nb質(zhì)量百分比含量為12 %?20%的銅鈮薄壁管4，規(guī)格Φ 132mm?Φ 142mm/ Φ100mm*L，內(nèi)套外徑Φ 99mm/ Φ 97mm*L的組管2，組管2內(nèi)裝對(duì)邊尺寸3.5mm?4.2mm*L的青銅/鈮六方棒I，內(nèi)裝青銅/鈮六方棒I的數(shù)量為320支?420支，銅鈮薄壁管4外套裝外徑Φ150mm/ Φ 133mm?Φ 143mm*L的無(wú)氧銅薄壁管3，裝配完成得到復(fù)合還錠，如圖1所示；
[0028]步驟2，封焊:
[0029]采用真空電子束焊機(jī)和紫銅蓋將步驟I得到的復(fù)合坯錠兩端先抽真空再封焊，真空度 <1.0 X 10—2Pa;
[0030]步驟3，擠壓:
[0031]采用3000T熱擠壓機(jī)對(duì)步驟2封焊后的復(fù)合坯錠進(jìn)行擠壓加工，擠壓溫度450°C?600 °C，擠壓后棒材直徑Φ 40mm?Φ 50mm;
[0032]步驟4，拉伸:
[0033]采用冷拉伸的工藝將擠壓后的復(fù)合棒拉伸至ΦImm的圓線，拉伸過(guò)程的道次加工率為10 %?25 %，拉伸的同時(shí)，在450 °C?600 V對(duì)復(fù)合棒進(jìn)行0.5h?Ih的退火處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合棒的加工硬化消除；
[0034]步驟5，對(duì)步驟4得到的圓線進(jìn)行在645 °C?655 °C擴(kuò)散反應(yīng)熱處理，處理時(shí)間為190h?210h，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。
[0035]本發(fā)明一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，采用鈮質(zhì)量百分比在12%?20%的CuNb薄壁管套裝在銅管和阻隔層之間，然后堆垛青銅/鈮六方亞組元棒和青銅插縫棒，得到復(fù)合坯錠，然后對(duì)復(fù)合坯錠進(jìn)行真空封焊、熱擠壓、拉伸、熱處理制備得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材，其具有良好的力學(xué)性能，線材測(cè)量抗拉強(qiáng)度在10MPa?300MPa，測(cè)量線材臨界電流在190A?210A(4.2k，12T)，能夠滿足后續(xù)先反應(yīng)后繞制的磁體制備技術(shù)要求。
[0036]實(shí)施例1
[0037]步驟I，米用Cul2%Nb的薄壁管，規(guī)格Φ 132mm/Φ 10mmX 500mm,內(nèi)套外徑Φ 99mm/Φ 97mm X 500mm的鉭管，鉭管內(nèi)裝對(duì)邊尺寸4.2mm X 500mm的青銅/銀六方棒320支，銅銀薄壁管外套裝外徑Φ 150mm/ Φ 133_X 500mm的無(wú)氧銅薄壁管，裝配成復(fù)合還錠；
[0038]步驟2，采用真空電子束焊機(jī)將復(fù)合錠和Φ150πιπιΧ30mm的紫銅蓋抽真空后再封焊，封焊時(shí)真空度<1.0 X 10—2Pa;
[0039]步驟3，采用3000T熱擠壓機(jī)對(duì)封焊后的復(fù)合坯錠進(jìn)行擠壓加工，擠壓溫度450°C，擠壓后棒材直徑Φ 40mm ；
[0040]步驟4，采用道次加工率為10%的冷拉伸的工藝將擠壓后的復(fù)合棒拉伸至ΦImm的圓線，并在450°C下退火Ih;
[0041]步驟5，對(duì)圓線在645°C下進(jìn)行190h的擴(kuò)散反應(yīng)熱處理，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。
[0042]對(duì)線材進(jìn)行力學(xué)性能和臨界電流(4.2K，12T)的測(cè)試，線材的抗拉強(qiáng)度為150MPa，臨界電流為190Α(4.2Κ，12Τ)。
[0043]實(shí)施例2
[0044]步驟I，米用Cul5%Nb的薄壁管，規(guī)格Φ 1 37mm/Φ 10mmX 500mm,內(nèi)套外徑Φ 99mm/Φ 97mm X 500mm的鉭管，鉭管內(nèi)裝對(duì)邊尺寸3.9mm X 500mm的青銅/銀六方棒370支，銅銀薄壁管外套裝外徑Φ 150mm/ Φ 138_X 500mm的無(wú)氧銅薄壁管，裝配成復(fù)合的還錠；
[0045]步驟2，采用真空電子束焊機(jī)將復(fù)合錠和Φ150πιπιΧ30mm的紫銅蓋抽真空后再封焊，封焊時(shí)真空度<1.0 X 10—2Pa;
[0046]步驟3，采用3000T熱擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓加工，擠壓溫度520°C，擠壓后棒材直徑Φ45mm；
[0047]步驟4，采用道次加工率為15%冷拉伸的工藝將擠壓后的復(fù)合棒拉伸至Φ Imm的圓線，在520°C下退火Ih;
[0048]步驟5，對(duì)圓線在650°C下進(jìn)行200h的擴(kuò)散反應(yīng)熱處理，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。
[0049]對(duì)線材進(jìn)行力學(xué)性能和臨界電流(4.2K，12T)的測(cè)試，線材的抗拉強(qiáng)度為220MPa，臨界電流為200A(4.2K，12T)。
[0050]實(shí)施例3
[0051 ] 步驟I，米用Cu20%Nb的薄壁管，規(guī)格Φ 142mm/Φ 10mmX 500mm,內(nèi)套外徑Φ 99mm/Φ 97mm X 500mm的鉭管，鉭管內(nèi)裝對(duì)邊尺寸3.5mm X 500mm的青銅/銀六方棒420支，銅銀薄壁管外套裝外徑Φ 150mm/Φ 143_X500mm的無(wú)氧銅薄壁管，裝配成復(fù)合的還錠，；
[0052]怒周2，采用真空電子束焊機(jī)將復(fù)合錠和Φ150πιπιΧ30mm的紫銅蓋抽真空后再封焊，封焊時(shí)真空度<1.0 X 10—2Pa;
[0053]步驟3，采用3000T熱擠壓機(jī)進(jìn)行擠壓加工，擠壓溫度600°C，擠壓后棒材直徑Φ50mm；
[0054]步驟4，采用道次加工率為25%冷拉伸的工藝將擠壓后的復(fù)合棒拉伸至ΦImm的圓線，在600°C下退火0.5h;
[0055]步驟5，對(duì)圓線在655°C下進(jìn)行210h的擴(kuò)散反應(yīng)熱處理，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。
[0056]對(duì)線材進(jìn)行力學(xué)性能和臨界電流(4.2K，12T)的測(cè)試，線材的抗拉強(qiáng)度為300MPa，臨界電流為210Α(4.2Κ，12Τ)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟I，裝配復(fù)合坯錠: 在銅鈮薄壁管內(nèi)套鉭管，鉭管內(nèi)裝青銅/鈮六方棒，然后銅鈮薄壁管外套無(wú)氧銅薄壁管，即裝配得到復(fù)合坯錠； 步驟2，封焊: 采用真空電子束焊機(jī)和紫銅蓋將步驟I得到的復(fù)合坯錠兩端先抽真空再封焊； 步驟3，擠壓、拉伸、熱處理: 將封焊后的復(fù)合坯錠擠壓為棒材，然后將棒材拉伸為圓線，對(duì)圓線進(jìn)行擴(kuò)散反應(yīng)熱處理，即得到CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟I中所述銅鈮薄壁管的Nb質(zhì)量百分比含量為12%?20%，規(guī)格為Φ 132mm?Φ142mm/Φ100mm*L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟I中所述鉭管規(guī)格為Φ 99mm/ Φ 97mm*L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟I中所述無(wú)氧銅薄壁管規(guī)格為Φ 150mm/ Φ 133_?Φ143_*?。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟I中所述青銅/銀六方棒對(duì)邊尺寸為3.5mm?4.2mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟I中所述鉭管中裝入的青銅/鈮六方棒數(shù)量為320支?420支。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟3中所述擠壓溫度為450 0C?600 0C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟3中所述拉伸的道次加工率為1 %?25 %。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟3中所述拉伸的同時(shí)對(duì)棒材進(jìn)行退火處理，退火溫度為450°C?600°C，退火時(shí)間為0.5h?lh010.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CuNb增強(qiáng)青銅法鈮三錫低溫超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，步驟3中所述擴(kuò)散反應(yīng)熱處理溫度為645°C?655°C，處理時(shí)間為190h?210h。
【文檔編號(hào)】H01B13/00GK106057356SQ201610416528
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】郭建華, 張科, 劉建偉, 李建峰, 劉向宏, 馮勇, 張平祥
【申請(qǐng)人】西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司