[發明專利]一種NbTi/CuNi/Cu超導復合線材的制備方法

有效

• 申請號: 202010428458.2
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111659749B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王瑞龍;郭強;朱燕敏;張凱林;李建峰;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: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;C21D8/06;H01B12/00;H01B13/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開的一種NbTi/CuNi/Cu超導復合線材的制備方法，采用低溫下高電阻率的CuNi合金和無氧銅同時作為基體，CuNi合金緊密包裹在NbTi芯絲周圍，有效阻隔芯絲之間發生耦合，本發明公開的方法通過三次組裝、結合冷拉拔和不同次數的時效熱處理制備不同CuNi合金占比、不同芯絲直徑以及不同銅比的高性能、細芯絲、低損耗NbTi/CuNi/Cu超導復合線材，采用該制備方法，可根據線材的性能要求，通過調整CuNi合金板厚度、二次復合棒和三次復合線芯數和銅比、三次復合線時效熱處理工藝，獲得高臨界電流密度、低損耗的NbTi/CuNi/Cu超導復合線材。

技術領域

本發明屬于超導復合線材加工方法技術領域，具體涉及一種NbTi/CuNi/Cu超導復合線材的制備方法。

背景技術

NbTi/Cu超導線材由于其優異的加工性能和高的臨界電流已廣泛用于大科學裝置（ITER）、磁共振成像儀（MRI）、磁控提拉單晶硅磁體（MCZ）等，隨著超導磁體技術的更新，對其關鍵部件超導線材提出了更高的要求。國內重離子加速器項目（HIAF）中關鍵部件-快脈沖超導磁體，不僅要求超導線材具有高的臨界電流，而且具有較低的交流損耗，因此，這就要求NbTi超導線材在保證高性能的前提下，芯數更多，芯絲更細，損耗更低。NbTi超導線材芯絲細芯化之后，采用常規無氧銅作為基體，芯絲之間會發生耦合，產生近鄰效應，大大增加線材交流損耗，通常采用低溫電阻率較高的材料將NbTi芯絲分隔開，CuNi合金在低溫下的電阻率是無氧銅的1000倍，具有較高的低溫電阻率和良好的加工性能，考慮到萬芯級長線的加工性能，CuNi合金占整個線材的比例應盡量小，將CuNi合金薄板包裹在NbTi棒表面，最后將厚壁無氧銅管套在最外層，CuNi合金和無氧銅同時作為基體，通過多道次冷拉拔，芯絲直徑減小至2~4μm時，CuNi合金可有效阻隔芯絲之間發生耦合，降低線材損耗。

發明內容

本發明的目的是提供一種NbTi/CuNi/Cu超導復合線材的制備方法，采用低溫下高電阻率的CuNi合金將NbTi芯絲阻隔開，同時增加復合線材芯絲數量，芯絲細芯化，解決線材交流損耗較高問題。

本發明所采用的技術方案是，一種NbTi/CuNi/Cu超導復合線材的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、將清洗干凈的無氧銅管、CuNi合金薄板、上蓋、下蓋、鈮板和NbTi合金棒進行組裝，然后進行真空電子束焊接包套，最后通過熱擠壓獲得NbTi/CuNi/Cu一次單芯復合棒坯；

步驟2、將NbTi/CuNi/Cu一次單芯復合棒坯采用常規扒皮模進行扒皮去除表面黑皮，然后進行10~20次冷拉拔，每道次拉拔加工率控制在5%～15%，最后通過定模拉伸成型為六角棒形狀，加工率為5%~15%，將其切斷、矯直，獲得NbTi/CuNi/Cu一次單芯復合棒；

步驟3、將NbTi/CuNi/Cu一次單芯復合棒整齊的密排在銅管內，銅管和NbTi/CuNi/Cu一次單芯復合棒之間的間隙采用小規格無氧銅棒進行填充，將組裝好的NbTi/CuNi/Cu二次復合包套真空電子束焊接后進行熱等靜壓，最后通過熱擠壓獲得NbTi/CuNi/Cu二次復合棒坯；

步驟4、將NbTi/CuNi/Cu二次復合棒坯進行20~30次冷拉拔，每道次拉拔加工率控制在5%～15%，采用常規扒皮模進行扒皮去除表面黑皮，最后通過定模拉伸、切斷、矯直獲得NbTi/CuNi/Cu二次復合棒；

步驟5、將NbTi/CuNi/Cu二次復合棒密排在銅管內構成三次復合線，銅管和NbTi/CuNi/Cu二次復合棒之間的間隙采用小規格無氧銅棒進行填充，將三次復合線進行冷拉拔，道次加工率控制在10%～20%，同時對其進行多次時效熱處理，最后通過定模成型獲得滿足性能要求的NbTi/CuNi/Cu超導復合線材。

本發明的特點還在于：