[實用新型]一種快熱快冷法制備Nb3Al超導線材的設備

有效

• 申請號: 201820782048.6
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN208298619U
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 張文杰;張勇;趙勇;羊新勝;余洲
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

本實用新型公開了一種快熱快冷法制備Nb3Al超導線材的設備，包括：線材(10)的放線端纏繞在放線輪(1)上，線材(10)的收線端整理輪一(2)及壓線輪(2a)、銅電極輪(3)及壓線輪二(3a)、下部浸沒于鎵液槽(6)的鎵液中的整理輪二(4)和收線輪(5)；壓線輪二(3a)與加熱電源(7)的一電極相連、鎵液槽(6)與加熱電源(7)的另一電極相連；其特征在于：所述的收線輪(5)側面固定有同軸的皮帶輪一(5a)，銅電極輪(3)的側面固定有同軸的皮帶輪二(3b)；皮帶輪一(5a)和皮帶輪二(3b)之間連接有皮帶。該設備制備的線材合格率高、制備效率高且制備成本低。

技術領域

本實用新型涉及一種Nb3Al超導線材的制備設備。

背景技術

Nb₃Al超導材料在高磁場下具有良好的臨界電流密度和機械性能，在高磁場領域有著廣闊的應用前景，是制作可控核聚變反應堆磁體最佳的超導材料。制備高性能Nb₃Al超導長線的主要方法是快熱快冷法(RHQ)，其設備的組成及工作過程是：真空環境下,線材的收線端纏繞在有驅動力的收線輪上，通過收線輪的旋轉依次拉動整理輪二及其壓線輪、銅電極輪、整理輪一及其壓線輪和放線輪上的前驅線材進行收線和放線。同時，整理輪二的下部浸沒于鎵液槽的鎵液中，銅電極輪、鎵液槽與加熱電源的電極相連；銅電極輪、銅電極輪與整理輪2之間的前驅線材、整理輪二、鎵液槽的鎵液通過加熱電源形成回路；在收線、放線過程中，加熱電源向回路施加數十安的強電流，使得銅電極輪與整理輪2之間的前驅線材在約0.1秒的時間內升溫至2000℃，對前驅線材進行高溫熱處理；然后前驅線材進入鎵液中，迅速冷卻至常溫，對前驅線材進行淬火處理，淬火處理后的線材卷繞至收線輪上，完成線材的制備。其存在的問題是：收線、放線過程中，是由收線輪作為主動輪拉動線材的運動，前驅線材存在很大的拉應力。而電極輪與整理輪2之間的前驅線材溫度高達2000℃，其機械性能差，線材在此處容易變細、以至斷線；導致線材的制備合格率低，設備頻繁重啟，制備效率低，制備成本高。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種快熱快冷法制備Nb3Al超導線材的設備，該設備制備的線材合格率高、制備效率高且制備成本低。

本實用新型實現其發明目的所采用的技術方案是，一種快熱快冷法制備Nb3Al超導線材的設備，包括：線材的放線端纏繞在放線輪上，線材的收線端整理輪一及壓線輪、銅電極輪及壓線輪二、下部浸沒于鎵液槽的鎵液中的整理輪二和收線輪；壓線輪二與加熱電源的一電極相連、鎵液槽與加熱電源的另一電極相連；其特征在于：

所述的收線輪側面固定有同軸的皮帶輪一，銅電極輪的側面固定有同軸的皮帶輪二；皮帶輪一和皮帶輪二之間連接有皮帶。

所述的一種Nb3Al超導線材的制備設備，所述的收線輪的平均收線半徑小于等于銅電極輪半徑與皮帶輪一半徑的乘積再除以皮帶輪二半徑；所述的收線輪的平均收線半徑等于放線輪上的線材全部纏繞于收線輪上后,線材的總長度除以線材在收線輪上的圈數與2π的乘積。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

收線、放線過程中，與收線輪同軸的皮帶輪一帶動皮帶輪二轉動，進而帶動銅電極輪轉動，銅電極輪處的前驅線材受到銅電機輪與壓線輪二的夾持摩擦牽引力，銅電極輪與放線輪之間的前驅線材受到該牽引力的拉動，而另一方向的線材受到該牽引力的推動；轉動的收線輪同時將銅電極輪推送來的線材卷繞收起。也即將線材的拉力始端由收線輪前移至銅電極輪，銅電極輪與整理輪二之間的溫度高達2000℃的前驅線材不再承受拉力，避免了機械性能差的高溫線材受到強拉力作用，容易變細、以至斷線的缺陷；減少了設備的重啟與停機頻率，有效提高了線材的制備合格率，制備效率高，制備成本低。

進一步，本實用新型的收線輪的平均收線半徑小于等于銅電極輪半徑與皮帶輪一半徑的乘積再除以皮帶輪二半徑；所述的收線輪的平均收線半徑等于放線輪上的線材全部纏繞于收線輪上后,線材的總長度除以線材在收線輪上的圈數與2π的乘積。