[發明專利]高RRR值高純鈮材的加工方法及射頻超導腔用鈮材

在審

• 申請號: 202010224935.3
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111515618A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李小平;邵杰;張亞軍;張九海;李兆博;杜領會;李積賢;馬小文
• 申請（專利權）人: 寧夏東方鉭業股份有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;H05H7/20
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所 64103
• 代理人: 鄭重

一種高RRR值高純鈮材的加工方法及射頻超導腔用鈮材，包括錠材鍛造，坯料鋸切，坯料表面機加工，坯料酸洗，坯料熱處理，坯料開坯，板坯修料、酸洗，板坯成軋，成品下料、拋磨、酸洗，成品熱處理，成品剪切及一次精拋，成品酸洗步驟，通過本發明的加工方法，使成品板材晶粒尺寸保持在4.5～5.5級之間，均勻性良好；機械性能均滿足要求，橫縱向差異控制在15%以內，其中抗拉、屈服控制在10%以內，延伸率控制在10%以內；RRR值控制在300以上；氣體元素含量均能滿足要求；而且提高了產品直收率，能夠大幅度降低制造商的制造成本，可以大批量生產。

技術領域

本發明涉及鈮材加工技術領域，尤其涉及一種高RRR值高純鈮材的加工方法及射頻超導腔用鈮材。

背景技術

鈮是用來制作超導加速諧振腔最好的金屬。過去、現在、處于開發或安裝階段以及未來的項目有：KEK的TRISTAN環形存儲器；CERN的LEP環形存儲器；DESY的HERA電子—質子環形存儲器；Jefferson實驗室的CEBAF；TESLA測試裝置TTF；分裂中子源(SNS)；用于產生強粒子束的超導加速諧振腔(Cornell大學)；未來的TESLA項目；裝有超導諧振器的同步加速器光源；裝有超導線性加速器的自由電子激光器；用于核廢料轉化和產生中子的質子加速器；稀有同位素加速器。

超導鈮板(RRR≥300)主要用來制作射頻超導直線加速器用諧振腔，是加速器工程的核心部件。諧振腔多為壓力容器，其成型過程多涉及壓力成型過程，就對超導鈮板要求較多性能要求。

現有技術的主要缺點是：成品板材RRR不能達到300以上；晶粒尺寸不均勻，存在較大尺寸晶粒；氣體元素不能達到相應要求；機械性能中的橫縱向差異超過10％，應變硬化系數n＜0.3，產品直收率低，基本在50％左右。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種高RRR值高純鈮材的加工方法。

還有必要提供一種射頻超導腔用鈮材。

一種高RRR值高純鈮材的加工方法，該高RRR值高純鈮材的加工方法包括以下步驟：

(1)錠材鍛造：選取經過電子束熔煉得到的超導鈮鑄錠，并將選取好的超導鈮鑄錠在≤100℃的溫度條件下進行鍛造，從而得到坯料；

(2)坯料鋸切：將步驟(1)中制得的坯料，沿坯料的長度方向上按照規定長度L1等距鋸切，其中長度L1的計算方式為S表示成品重量，δ1表示鍛造后坯料的厚度，B1鍛造后的坯料寬度，ρ表示鈮材密度，L1、δ1、B1單位為mm，S的單位為Kg,Z為產品成材率；

(3)坯料表面機加工：將步驟(2)中得到的坯料先通過車床對坯料表面進行車削，然后再通過銑床對鍛造后的坯料寬度方向的側邊進行銑削；

(4)坯料酸洗：將步驟(4)中經過表面機加工過的坯料放入到酸液當中進行酸洗，酸洗時間5～10分鐘；

(5)坯料熱處理：將步驟(4)中經過酸洗后的坯料取出，并進行水洗處理后，將坯料上的液體擦拭，然后進行去應力退火；

(6)坯料開坯：將步驟(5)中熱處理后的坯料沿坯料的長邊方向軋制3～5道次，然后調轉90°，將坯料寬度軋制至(B3+20)mm，然后再換向90°,將坯料厚度軋制至(N×δ3)mm，其中，B3是成品板材的寬度，單位為mm，N是引入系數，N的數值范圍為2.0～3.0；

(7)板坯修料、酸洗：將步驟(6)中的得到的坯料通過角磨機和砂帶機修除板坯表面缺陷，再將修整的坯料再次放入到酸液當中進行酸洗處理，酸洗時間5～10分鐘；

(8)板坯成軋：將步驟(7)中經過酸洗后的坯料沿坯料的短邊方向進行軋制，將坯料的厚度軋制到(δ3+0.5)mm，其中δ3是產品板材的厚度，單位為mm；