[其他]超導帶(線)材的擴散焊接方法及其裝置

在審

• 申請號: 101985000009182
• 申請日: 1985-12-20
• 公開（公告）號: CN85109182B
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發明（設計）人: 李世恕;孟慶惠;韓翠英
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

超導帶（線）材的焊接方法和所用的裝置屬于超導技術領域。本發明所采用真空高溫加壓短時擴散法焊接。是將鈮三錫等超導帶（線）材的要焊接部位經一定處理后互相搭接，置放在焊接夾具中，加壓５～１０ｋｇ／ｃｍ^２，在１０^－４乇以上真空中，加溫９５０℃左右。擴散數分鐘，使搭接處超導材料互相擴散在一起，達到超導連接的目的。用本方法所焊焊點的電阻小于５×１０^－１４Ω，全臨界電流密度大于３×１０^４Ａ／ｃｍ^２，并已制成多個場強為８特斯拉的高穩定度Ｎｂ_３Ｓｎ超導磁體。

本發明屬于超導材料焊接技術領域

由于超導磁體具有高臨界磁場、高臨界電流密度、直流電阻等于零等物理特性，人們已制出體積小、場強高、不消耗電能的各種實驗室用超導磁體。而現代技術對超導磁體提出了更高的要求。如核磁共振波譜儀磁體，不但要求高場強和高均勻度，更提出了高穩定度的要求。例如：一個場強7T的Nb-Ti核磁共振磁體，為達到高穩定度要求磁體電阻應小于10^-12Ω。磁體需用數萬米線材制成，一般超導帶（線）材長1千米左右，這就需要一種焊接方法把許多根帶（線）材連接起來。目前在磁體技術中，單芯和多芯Nb-Ti線的超導焊接已有幾種方法。如文獻（1）所述。但Nb_３Sn帶（線）材的超導焊接技術尚未解決。目前在低溫領域中采用銦作焊料的普通釬焊方法，其焊接接頭的電阻為10^－７-10^－８Ω遠遠不能滿足要求。而Nb_３Sn磁體可以產生更高的場強，可達12T，因而大大提高核磁共振譜儀的水平。因而Nb_３Sn帶（線）材的超導焊接方法的解決是個重要的技術問題。這是本發明的主要原因。

本發明第二個原因是實驗室用的超導磁體在液氦中工作，需從磁體上引出至室溫供電電源的電流引線，因而引線上的正常導體部份的電阻產生的焦耳熱成為消耗液氦的主要來源。采用超導技術可形成磁體本身全超導閉合迴路方式工作。當逐漸撤掉外電源電流時，電流逐漸進入全超導閉合迴路，形成穩定的閉路電流循環，由于接頭電阻幾乎為零，所以可以長時間維持高穩定度的磁場，對于長期運轉的磁體這點尤為重要。由于消除了焦耳熱帶來的液氦損耗，從而大大提高了液氦的利用率，降低磁體運轉費用。

反映該技術的文獻：

（1）Cryogenics 1974，Vol.14，NO.9.518-519

（2）昭58-74291

（3）昭58-128281

文獻（1）介紹了多于50股的Nb-Ti超導線的焊接方法。采用一臺I、P、G、J制造的脈沖焊機，改裝了焊頭和增加了一個惰性氣體裝置，用腐蝕法除掉銅基、洗凈細絲、放在Nb-Ti箔法上點焊。

文獻（2）、（3）介紹的是用真空擴散焊接方法制造某種特種鋼接頭。

本發明的目的是提出一種真空擴散焊接方法焊接任意長度的Nb_２Sn超導帶（線）材，它與已有技術相比，使Nb_２Sn超導帶（線）材的焊接接頭電阻由有阻成為無阻，因而可以長時間維持高穩定度的磁場，建立長期運轉的磁體，同時還消除了焦耳熱帶來的液氦損耗。如Nb_３Sn超導帶（線）材的超導焊接，根據實用要求焊接的接頭電阻小于1×10^－１２Ω，零磁場下全臨界電流密度大于2×10^４A/cm^２，適于繞制磁體。