[發明專利]一種NbTi-CuNi-Cu超導復合線材的制備方法

有效

• 申請號: 201410162753.2
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103956219A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 劉維濤;李建峰;嚴凌霄;侯婧;高慧賢
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于超導線材制備工藝技術領域，具體涉及一種NbTi-CuNi-Cu超導復合線材的制備方法。

背景技術

NbTi超導線材是目前應用最廣泛的低溫超導材料，大量應用于制造超導磁體、核磁共振儀器、大型粒子加速器、磁約束可控核聚變裝置等領域。為了減小NbTi超導復合線材在交變磁場中的交流損耗、降低線材芯絲的電磁耦合效應，需要增加線材之間的接觸電阻，常采用CuNi合金直接代替純Cu作為基體材料或在純Cu基體的超導復合線外通過連續電鍍的方法加工一層純Ni鍍層，制備NbTi-CuNi或NbTi-Cu-Ni超導復合線。雖然CuNi合金具有相對較高的電阻率，但其冷加工性能較差，加工硬化相對嚴重，不適用于大變形量的冷拉伸加工，需要降低道次加工量，生產效率低，生產過程需要退火以消除加工硬化，增加了生產周期；而鍍Ni成本高，且良好的鍍層一般只能達到幾個微米，后續導體制備和磁體繞制過程鍍層容易損傷，并且超導線材制作接頭時需要將Ni鍍層采用化學法去除，但不能破壞Cu基體材料，流程操作繁瑣，電鍍生產過程也存在環境污染問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種NbTi-CuNi-Cu超導復合線材的制備方法，降低了NbTi超導復合線材的交流損耗，同時簡化生產流程，降低生產成本。

本發明所采用的技術方案是：一種NbTi-CuNi-Cu超導復合線材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1：

取清洗干凈的NbTi合金棒材以及Cu管，然后將NbTi合金棒材裝入Cu管中，通過熱擠壓或套管拉伸的方法獲得NbTi/Cu單芯復合棒坯；

步驟2：

將步驟1獲得的NbTi/Cu單芯復合棒坯通過冷拔拉伸為六角棒，道次加工率10％-25％，矯直后定尺切斷，得到NbTi/Cu單芯復合棒；將得到的NbTi/Cu單芯復合棒再裝入Cu管中，通過步驟1中熱擠壓或套管拉伸的方法獲得NbTi/Cu多芯復合棒坯，將NbTi/Cu多芯復合棒坯通過冷拔拉伸為六角棒，道次加工率10％-25％，矯直后定尺切斷，得到NbTi/Cu多芯復合棒；

步驟3：

取Φ100-300mm的A、B兩種銅管，以及CuNi管，將步驟2得到的NbTi/Cu單芯復合棒或NbTi/Cu多芯復合棒采取六方密排方式，裝入A銅管中，A銅管與NbTi/Cu單芯復合棒或NbTi/Cu多芯復合棒之間的間隙采用Cu棒填充；然后將CuNi管套在A銅管外，B銅管套在CuNi管外；使用銅蓋密封B銅管兩端，并采用真空電子束焊接的方式，將其封焊在B銅管上，得到NbTi-CuNi-Cu復合錠坯；

步驟4：

采用熱等靜壓方法減小B銅管內部間隙，然后采用熱擠壓方式將步驟3得到的NbTi-CuNi-Cu復合錠坯擠壓成NbTi-CuNi-Cu復合棒；

步驟5：

采用多次冷拉伸和時效熱處理交叉進行的方式對步驟4得到的NbTi-CuNi-Cu復合棒進行加工，道次加工率8％-30％，最終加工為需要的尺寸和形狀，得到NbTi-CuNi-Cu超導復合線材。

本發明的特點還在于，

步驟1中NbTi合金棒材中Ti的質量百分比含量為45％-50％，NbTi合金棒材的直徑為Φ20-250mm，Cu管壁厚為NbTi合金棒材直徑的1/20-1/5。

步驟1中在NbTi合金棒材與Cu管之間添加清洗干凈的Nb筒，Nb筒厚度為NbTi合金棒材直徑的1/350-1/70。

步驟1采用熱擠壓時，加工前Cu管兩端需要采用銅蓋真空封焊。

步驟3中A銅管的外徑小于B銅管的內徑，CuNi管的內徑大于A銅管的外徑且小于B銅管的內徑。

步驟3中CuNi管Ni的質量百分比含量為5％-35％。

步驟4中熱等靜壓的溫度控制在500℃-700℃，爐室壓強100-150MPa，保溫保壓1-4小時。

步驟4熱擠壓的預熱溫度控制在500℃-700℃，保溫1-2小時，擠壓比5-15。

步驟5時效熱處理的溫度為350℃-450℃，熱處理次數3-6次，熱處理總時間40-300h。

步驟5中NbTi-CuNi-Cu復合棒的加工形狀為圓形或扁帶形。