[發(fā)明專利]一種改良型青銅法Nb3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911335850.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111105901B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘熙鋒;林鶴;趙勇
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: H01B12/04
• 分類號: H01B12/04;H01B12/06;H01B12/00
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 林月萍

本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，公開一種改良型青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的制備方法，包括：制備由Sn或Sn合金箔和Cu箔纏繞在Nb棒上形成的組合體；將組合體裝入第一無氧銅管中，隨后加工成六方的Sn?Cu?Nb亞組元；將若干六方亞組元裝入第二無氧銅管中，按密排六方組裝得Nb₃Sn坯料；對Nb₃Sn坯料進(jìn)行壓延加工，制得Nb₃Sn前驅(qū)體線材；對Nb₃Sn前驅(qū)體線材進(jìn)行青銅化和成相熱處理，制得成品Nb₃Sn超導(dǎo)線材。本發(fā)明改善了普通青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的塑性加工性能，減少了退火次數(shù)，同時提高了青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的臨界電流密度性能，有利于Nb₃Sn超導(dǎo)線材的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改良型青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的制備方法。

背景技術(shù)

鈮三錫（Nb₃Sn）低溫超導(dǎo)材料是目前10T以上高場超導(dǎo)磁體應(yīng)用最主要的材料之一，已在高能粒子加速器、核磁共振譜儀（NMR）、以及磁約束核聚變（ITER）等較多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。內(nèi)錫法和青銅法是目前生產(chǎn)Nb₃Sn超導(dǎo)線材的兩種傳統(tǒng)方法。由于青銅法Nb₃Sn線材具有更好的力學(xué)性能，因此應(yīng)用更加廣泛。

普通的青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材制備過程如下：先制作多孔的錫青銅錠，隨后將Nb棒插入錫青銅錠中，經(jīng)過熱擠壓和拉拔加工，制作成六方形狀的多芯亞組元棒材，隨后將多根錫青銅/Nb復(fù)合亞組元裝入錫青銅包套中，經(jīng)過熱擠壓和拉拔加工，制作成更多芯絲的青銅法Nb₃Sn前驅(qū)體線材，最后經(jīng)過成相熱處理，制得成品的青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材。

目前，在青銅法Nb₃Sn線材制備過程中，存在以下兩個難題：

第一，在錫青銅中，Sn在銅基體的飽和溶解度只有13.5 wt.%，而為了獲得足夠的超導(dǎo)芯絲面積，Nb棒的尺寸也必須盡量大些；兩方面因素造成了青銅基體中Sn含量不足，生成的Nb₃Sn超導(dǎo)芯絲Sn含量遠(yuǎn)低于25 at.%，僅能達(dá)到21~23 at.%；從而限制了青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的臨界電流密度性能。

第二，在青銅法Nb₃Sn線材塑性加工過程中，由于青銅的加工硬化速度快，導(dǎo)致前驅(qū)體線材在拉拔過程中需要反復(fù)地對青銅進(jìn)行去應(yīng)力退火，造成了線材制造成本上升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提高現(xiàn)有的青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的臨界電流密度，同時減少線材加工過程的反復(fù)的熱處理退火，提供一種改良型青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的明效果，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種改良型青銅法Nb₃Sn超導(dǎo)線材的制備方法，包括以下步驟：

1）將Sn箔和Cu箔堆疊后，卷繞在Nb棒上，形成Sn-Cu-Nb組合體，并將其裝入第一無氧銅管中，得到Cu包套的Sn-Cu-Nb復(fù)合棒；

該步驟實(shí)施過程中，Cu箔緊挨著Nb棒表面；Nb和Sn的摩爾比為3，Sn與Cu的摩爾比為0.05~0.5；Cu箔的厚度為0.1~1.0 mm；

2）將上述Sn-Cu-Nb復(fù)合棒加工成一定尺寸的六邊形結(jié)構(gòu)后定尺切斷，得到六方的Cu包套Sn-Cu-Nb亞組元；

3）將若干六方的Cu包套Sn-Cu-Nb亞組元裝入第二無氧銅管中，按密排六方組裝，得到改良型青銅法Nb₃Sn坯料；