[發明專利]一種用于內錫法Nb3Sn超導線材制備中Ta阻隔層管組元的加工方法

有效

• 申請號: 201110257609.3
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102298995A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 管軍強;劉建偉;李春廣;肖成舉;孫霞光;萬小波;李建峰;張平祥
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種用于內錫法Nb₃Sn超導線材制備中Ta阻隔層管組元的加工方法，屬于超導材料加工技術領域，涉及一種內錫法Nb₃Sn超導線材制備中Ta阻隔層管(加銅箔)組元的加工方法。

背景技術

近年來，由于Nb3Sn超導體高場特性，以及制備工藝的進一步改善，和高能物理HEP和熱核聚變ITER的發展，給Nb3Sn超導材料的發展帶來了新的契機。因此，Nb3Sn超導體的研發進展迅速。

Nb3Sn多芯復合線的制備工藝主要有青銅法，內錫法和粉末裝管法幾種。青銅法已經有20多年的發展歷史，由于其制備方法簡單，易于重復生產，可靠性較高，成本相對較低。錫青銅中Sn的固溶度較低(13.5wt％)，造成最終的Nb3Sn超導體中Sn含量較低，影響其超導性能。而且，錫青銅的加工硬化較快，在加工過程中需要多次退火。內錫法克服了青銅法中Sn含量不足的缺點，提高了Jc，也不需要中間退火，因而，被大規模生產所采用。粉末裝管法制備材料超導性能良好，但由于但該工藝成本較高，且制備復雜，不適于大規模應用。

目前，內錫法Nb3Sn的主要研究方向高Jc研究和低磁滯損耗研究為代表。兩個方向的本質區別在于超導體中Cu含量的不同，降低磁滯損耗需要大量的銅來分隔內部芯絲，但這樣相對降低了超導相的含量，導致Jc下降。另外，Nb3Sn超導材料使用的阻隔層材料主要為Ta和Nb；在相同條件下，使用Ta阻隔層比使用Nb阻隔層可有效降低磁滯損耗，因為部分Nb阻隔層會反應生成連續的Nb3Sn相，而這種連續搭接的Nb3Sn相是造成磁滯損耗的主要因素。所以，在相同工藝條件下，要降低磁滯損耗，Ta是內錫法Nb3Sn最佳的阻隔層材料選擇。

通常在內錫法制備工藝中Ta管的制備中，先將Ta板在設備上卷制成具有一定尺寸的Ta管，然后進行去應力退火；這樣在由Ta管、亞組元、無氧銅管組成的Nb3Sn最終坯料加工時變形均勻，有利于Nb₃Sn股線的后續加工以及性能的優化穩定。Ta板卷制成管加工質量的好壞直接影響著Nb₃Sn股線的加工，因為在Ta的硬度大于遠遠其它組元的硬度，且Ta管搭接處厚度為其它部分的1～2倍，加工難度大；另外，Ta的彈性模量為200Gpa，回彈性較大，在加工過程中要完全克服回彈，需要比較大的壓力：壓力太大，造成Ta管劃傷嚴重；太小，則不足以成形。為保證加工的成品率及考慮加工的可行性，Ta板必須將搭接部分進行適當的倒角，選擇合適的壓力，并在設備上進行卷管，且需要適當的潤滑。在對Ta板卷管加工時，卷管的加工難度高，很容易造成嚴重的劃傷和夾雜，造成Ta管成品率低，增加生產成本。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種用于內錫法Nb₃Sn超導線材制備中Ta阻隔層管組元的加工方法。

技術方案

一種用于內錫法Nb₃Sn超導線材制備中Ta阻隔層管組元的加工方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將卷管機進行清潔，在物料架及入口處墊上干凈的紙；在輥輪上涂覆潤滑油；

步驟2：將Ta板置于物料架上，以10mm/min-15mm/min速度進行卷管，當進行到中間輥輪時，插入中心支撐棒制成Ta管，然后進行徹底清潔烘干；

步驟3：將無氧銅箔加工成圓弧狀，進行徹底清潔烘干；

步驟4：在潔凈間將無氧銅箔插入到步驟2制成的Ta管的搭接縫處，放置于真空爐中，抽真空至10^-3pa，300～400℃保溫1～2Hr，爐溫低于60℃出爐后得到Ta阻隔層管組元。

所述Ta管的清潔為：首先用汽油去除油污，然后用HF、HNO₃和H₂O的混合溶液進行清洗，清洗后用水漂洗。

所述無氧銅箔的清潔為：先用金屬清潔劑去除油污，然后用HNO₃和H₂O的混合溶液進行清潔，清洗后用水漂洗。

有益效果

本發明提出的一種用于內錫法Nb₃Sn超導線材制備中Ta阻隔層管組元的加工方法，在制備步驟1中使用潤滑油，在Ta管搭接處加銅箔后有無氧銅緩沖層，有利于Nb3Sn最終坯料的加工并且減少了斷線次數，提高了內錫法Nb₃Sn線材的成品率，適合于工業化大生產。