[發明專利]矩形截面NbTi/Cu多芯復合超導線材的制備方法

有效

• 申請號: 200910254447.0
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101728029A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 陳自力;杜社軍;梁明;焦高峰;閆果;李成山;劉向宏;馮勇;張平祥
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/10
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種多芯復合超導線材的制備方法，尤其是涉及一種矩形截面NbTi/Cu多芯復合超導線材的制備方法。

背景技術

磁共振成像(MRI)技術利用原子核自旋運動的特點，在外加強磁場內，經射頻脈沖機后產生信號，用探測器檢測并經過處理轉換獲得圖像。MRI的核心是磁體系統，主要分為永磁磁體系統(磁場強度一般小于0.5T)和超導磁體系統兩大類(磁場強度一般大于1.5T)。由于基于超導磁體的MRI可獲得更高的圖像分辨率，因此超導MRI是MRI技術的主流發展方向，目前已廣泛應用于醫學診斷和生命科學研究。

目前超導MRI的磁體為螺管型磁體，全部采用多芯NbTi低溫超導線材繞制。當采用截面為圓形的多芯NbTi低溫超導線材繞制螺管型磁體時，即使采用最密排的方式，圓線之間也會存在空隙，導致之后制造的磁體總的填充因子較小(70％-80％)。一方面導致磁體制造需要的線材數量增加，另一方面會導致磁體在工作過程中由于線材所受洛倫茲力分布不均勻，導致磁體均勻度發生變化，無法保證成像質量。因此，目前超導MRI的磁體基本采用截面為矩形的多芯NbTi低溫超導線材繞制，磁體總的填充系數可達到98％。

矩形截面多芯NbTi低溫超導線材的加工通常采用將圓形截面線材通過四輥軋機或型輥軋機軋制成型的技術路線。在采用上述軋制過程中，圓形截面線材需要經過復雜的塑性變形過程才能變為矩形截面線材，不但需要高精度軋機，而且由于變形過程中線材受力不均，易導致線材耳子、結疤、麻面、蛇形彎等缺陷，導致線材性能下降，同時也大大降低了線材成品率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種矩形截面NbTi/Cu多芯復合超導線材的制備方法，其工藝流程簡單、制備成本低且制備效果好，提高了超導磁體繞制過程中繞組間的填充系數，同時線材仍然保持高臨界電流密度，克服了傳統四輥軋機或型輥軋機在軋制過程中受力不均勻、不易加工等缺陷和不足。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種矩形截面NbTi/Cu多芯復合超導線材的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、一次擠壓組裝，其擠壓組裝過程如下：

101、第一次組裝：將NbTi棒、純Nb內襯管和無氧銅外包套一組裝為NbTi/Cu復合包套，所述NbTi/Cu復合包套由NbTi棒、同軸套裝在NbTi棒上的純Nb內襯管和同軸套裝在純Nb內襯管上的無氧銅外包套；所述無氧銅外包套一包括無氧銅外包管一和設置在所述無氧銅外包管一上下端的上下端蓋一；

102、第一次真空封焊：采用真空焊將步驟101中所述上下端蓋一焊封在所述無氧銅外包管一上下端部；

103、第一次擠壓：采用擠壓設備對經第一次真空封焊后的NbTi/Cu復合包套進行擠壓并獲得NbTi/Cu復合棒材一；且進行擠壓時，擠壓溫度為550～750℃，保溫時間為1.5～2h，擠壓比為6.9～33.5；

104、第一次預拉拔：采用拉拔設備對步驟103中所述的NbTi/Cu復合棒材一進行拉拔并獲得NbTi/Cu復合棒材二；且進行拉拔時，道次加工率為20±5％；

105、第一次主拉拔：采用拉拔設備將步驟104中所述的NbTi/Cu復合棒材二拉拔成設計尺寸的六方芯棒；

106、后續處理：對105中所述的六方芯棒進行定尺、截斷和清洗后待用；

步驟二、二次擠壓組裝及成型加工，其二次擠壓組裝及成型加工過程如下：

201、第二次組裝：將經步驟106中后續處理后的多根六方芯棒無間隙組裝為一體，并放置于無氧銅外包套二中直至將所述無氧銅外包套二充滿，獲得NbTi/Cu多芯復合包套；所述無氧銅外包套二包括無氧銅外包管二和設置在所述無氧銅外包管二上下端的上下端蓋二；

202、第二次真空封焊：采用真空焊將步驟201中所述上下端蓋二焊封在所述無氧銅外包管二上下端部；

203、熱等靜壓：采用熱等靜壓設備對步驟202中經第二次真空封焊的NbTi/Cu多芯復合包套進行熱等靜壓；且熱等靜壓加熱溫度為700～800℃，所加壓力為95～110Mpa，保壓時間為2～2.5h；

204、第二次擠壓：采用擠壓設備對經熱等靜壓后的NbTi/Cu多芯復合包套進行擠壓并獲得NbTi/Cu多芯復合棒材一；且進行擠壓時，擠壓溫度為550～750℃，保溫時間為1.5～2h，擠壓比為6.9～33.5；

205、第二次預拉拔：采用拉拔設備對步驟204中所述的NbTi/Cu多芯復合棒材一進行拉拔并獲得NbTi/Cu多芯復合棒材二；且進行拉拔時，道次加工率為20±5％；