[發明專利]一種多芯高錫青銅/Nb復合棒的制備方法

有效

• 申請號: 201711423390.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109961901B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張科;張平祥;秦星;侯婧;武博;高慧賢;劉建偉;郭強;李建峰;劉向宏;馮勇
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01B12/10
• 分類號: H01B12/10;H01B12/00;H01B13/00
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所 61219
• 代理人: 孫衛增

本發明公開了一種多芯高錫青銅/Nb復合棒的制備方法，將青銅六方管按六方密排的方式裝入青銅殼管中，將青銅圓棒插入邊部空隙，將Nb或Nb合金棒插入六方管中，在其兩端加上銅蓋并用電子束封焊，得到多芯青銅/Nb包套；將多芯青銅/Nb包套進行擠壓，得到多芯青銅/Nb擠壓棒；對多芯青銅/Nb擠壓棒進行多次拉拔和中間退火，最終獲得可以用于制備青銅法Nb₃Sn線材的多芯青銅/Nb復合棒。本發明采用組織均勻的高錫青銅管和棒，且Nb棒的分布更均勻，減少了加工中開裂的可能，芯絲變形更好，采用電阻爐退火，時間短、效率高，減少了預反應生成的Nb₃Sn相的量，采用該方法得到的青銅/Nb復合棒用于青銅法Nb₃Sn線材的制備，將獲得更高的性能。

技術領域

本發明屬于超導材料加工領域，特別涉及一種可青銅法Nb₃Sn超導線用多芯高錫青銅/Nb復合棒的制備方法。

背景技術

超導磁體能產生高的磁場強度，在核聚變設備、加速器、能量儲存設備、物理性質研究等中廣泛使用，青銅法Nb₃Sn超導線材是制作超導磁體的主要材料之一。青銅法Nb₃Sn線材的制備一般為兩次復合：第一次將Nb或Nb合金棒插入青銅基體中，加工后得到青銅/Nb復合棒；第二次將青銅/Nb復合棒插入到含有阻隔層材料的無氧銅包套中，加工后得到青銅法Nb₃Sn線材。青銅法Nb₃Sn線材中由青銅中的Sn擴散與Nb反應生產具有超導性的Nb₃Sn相，為了獲得更高性能的Nb₃Sn線材，通常會使用Sn的質量含量大于13.5％的高錫青銅。目前制備多芯青銅/Nb復合棒的工藝多采用鉆孔法，即在高錫青銅棒上鉆多個通孔，然后將Nb或Nb合金棒插入孔中，通過加工得到。然而鉆孔用的高錫青銅棒直徑一般為120mm以上，采用熔煉直接得到，其組織為不均勻的鑄態組織，且一般采用圓形分布的鉆孔方式，Nb芯絲間的間距不一致，由于組織不均勻和Nb芯絲分布不均勻會在加工中產生應力分布不均勻，從而發生縱向開裂現象，導致廢品率高、生產成本高，Nb芯絲的分布不均勻還會導致芯絲變形不好，影響線材性能。因此找到一種芯絲分布均勻，加工過程中不易開裂的高錫青銅/Nb復合棒的制備方法，可以有效的降低成本，提高線材性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多芯高錫青銅/Nb復合棒的制備方法，所制備的復合棒的中Nb的分布更均勻，減少了加工中開裂的可能，芯絲變形更好，制備時間短、效率高，產品性能更高。

為達到上述目的，本發明采用的制備方法包括以下步驟：

步驟1：對高錫青銅殼管、高錫青銅六方管、高錫青銅圓棒、Nb或Nb合金棒進行清洗；

步驟2：將若干根高錫青銅六方管、高錫青銅圓棒裝入高錫青銅殼管中，在每根高錫青銅六方管中插入Nb或Nb合金棒，在高錫青銅殼管兩端加上銅蓋并用電子束封焊，得到多芯青銅/Nb包套；

步驟3：將步驟2得到的多芯青銅/Nb包套加熱并保溫后進行擠壓，得到多芯青銅/Nb擠壓棒；

步驟4：將步驟3得到的多芯青銅/Nb擠壓棒進行多次拉拔，然后進行中間退火，獲得用于制備青銅法Nb₃Sn線材的多芯高錫青銅/Nb復合棒。

所述步驟1采用的高錫青銅殼管、高錫青銅六方管、高錫青銅圓棒中Sn的質量百分比為13.5％～16.0％，Ti的質量百分比為0.2％～0.4％。

所述步驟1采用的高錫青銅殼管的外徑為Φ115mm～Φ185mm，壁厚為4mm～12mm，長度為300mm～600m；高錫青銅六方管的數量為19支或37支，對邊寬度為15mm～35mm，長度為300mm～600m；高錫青銅圓棒的尺寸為Φ3mm～Φ15mm，長度為300mm～600m。

所述步驟1采用的Nb合金棒為Ti的質量百分比為0.5％～2.0％的Nb-Ti棒或Ta的質量百分比為0.5％～2.0％的Nb-Ta棒。