[發明專利]一種多芯Nb3Al超導線材前驅體的制備方法有效
| 申請號： | 201410286132.5 | 申請日： | 2014-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN104021883A | 公開（公告）日： | 2014-09-03 |
| 發明（設計）人： | 潘熙鋒;崔利軍;閆果;王大友;李超;劉向宏;馮勇;張平祥 | 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;H01B12/00 |
| 代理公司： | 西安弘理專利事務所 61214 | 代理人： | 羅笛 |
| 地址： | 710018 陜西省*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 nb sub al 超導 線材 前驅 制備 方法 | ||
技術領域
本發明屬于低溫超導材料制備方法技術領域，具體涉及一種多芯Nb3Al超導線材前驅體的制備方法。
背景技術
Nb3Al是目前超導轉變溫度(Tc)、臨界電流密度(Jc)和上臨界場(Hc2)等綜合實用性能最好的低溫超導材料。它與Nb3Sn相比，Tc達到19.3K，也屬于A15結構金屬間化合物和晶界釘扎超導體；而且具有更高的Hc2和更好的高場Jc特性；尤其重要的是，它比Nb3Sn具有更優良的應力-應變容許特性。因此Nb3Al超導線材被認為在下一代熱磁約束聚變反應堆(ITER)、高能粒子加速器(LHC)和核磁共振譜儀(NMR)等超導磁體應用上有著巨大的潛力。按照熱處理方式的不同，Nb3Al超導線材可以分為兩種，一種是基于“低溫擴散熱處理”的Nb3Al超導線材，另一種是基于“高溫急熱急冷(RHQ)和成相熱處理”的Nb3Al超導線材。前者制備工藝簡單，成本低廉，但是性能較低，主要用磁場強度在小于100,000高斯的Nb3Al超導磁體；后者性能更加優良，制作工藝復雜，主要用于磁場強度高于150,000高斯的Nb3Al超導磁體。
Nb3Al超導線材的制備過程分為“前驅體線材制備”和“熱處理”兩部分，其中前驅體線材制備目前主要有卷繞法和套管法兩種。采用“高溫急熱急冷(RHQ)和成相”熱處理方法制備Nb3Al超導線材時，由于RHQ熱處理溫度接近2000℃，因此Nb3Al前驅體線材中不能含有Cu(熔點1080℃)，但是表面為Nb的線材又無法進行拉拔加工。
為保證在高溫急熱急冷(RHQ)和成相熱處理過程中，Nb和Al完全反應生成Nb3Al超導體，Nb和Al的擴散間距應小于1微米，即Nb3Al超導線材前驅體中Al芯直徑或者Al箔厚度應小于1微米。一般來說，千米長Nb3Al前驅體線材的塑性加工，需對Nb和Al進行去應力退火，但是由于Nb-Al起始反應溫度約為650℃，而Nb的去應力退火溫度在700℃左右，對Nb進行去應力退火會導致Nb-Al界面擴散反應，影響前驅體線材后續的塑性加工，因此該前驅體線材在整個塑性加工過程中無法對Nb進行去應力退火。由于卷繞法中Al箔的厚度比套管法中Al棒的直徑要小很多，所以相比于套管法，卷繞法制備前驅體線材的塑性加工量更小，更易于加工。
在目前普通的卷繞法制備Nb3Al前驅體線材時，通常是將Nb箔和Al箔卷繞在Nb或Cu金屬棒上，然后通過拉拔或者軋制方法，加工成Nb-Al單芯棒，然后進行多芯組裝，并加工成長線。該方法存在的問題是：由于卷繞過程中Nb箔和Al箔的結合不是很緊湊，導致線材在后續的拉拔或軋制加工過程中，Nb箔和Al箔的變形不均勻，從而影響千米長Nb3Al前驅體線材的塑性加工均勻性，以及最終成品Nb3Al超導線材的臨界電流密度性能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種多芯Nb3Al超導線材前驅體的制備方法，解決了卷繞法制備Nb3Al前驅體線材過程中Nb箔和Al箔變形不均勻的問題。
本發明所采用的技術方案是：一種多芯Nb3Al超導線材前驅體的制備方法，首先利用靜液擠壓技術制作Nb-Al單芯棒，然后將多根Nb-Al單芯棒裝入到Cu管中，加工成Cu/Nb-Al多芯復合線材，最后將Cu/Nb-Al多芯復合線材表面的Cu腐蝕掉，即得。
本發明的特點還在于，
具體包括以下步驟：
步驟1：制作Cu/Nb-Al單芯棒
將Nb箔和Al箔疊加后卷繞在Nb棒上并裝入Cu包套管中，獲得Cu/Nb-Al復合體；在室溫下利用靜液擠壓方法，以1～5m/min的速度將Cu/Nb-Al復合體擠出成棒材，然后用酸將其表面的Cu腐蝕去除，獲得Nb-Al單芯棒；
步驟2：裝管拉拔
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