[發明專利]一種超導線材用CuNb單芯棒的制備方法

有效

• 申請號: 202010922325.0
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112037996B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 史一功;武博;王少林;陳建亞;郭強;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: H01B12/02
• 分類號: H01B12/02;B21C37/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開的一種超導線材用CuNb單芯棒的制備方法，過程為：將清潔后的Nb棒裝入清潔后的無氧銅管中，兩端加上銅蓋采用電子束封焊，得到CuNb單芯包套；將CuNb單芯包套加熱、保溫后擠壓得到CuNb單芯擠壓棒；去CuNb單芯擠壓棒頭尾純銅部分至露出均勻的Nb芯，多道次拉拔至六角成型，定尺切斷獲得CuNb單芯棒；將CuNb單芯棒放置于包套中，兩端加蓋抽真空后采用電子束封焊；將電子束封焊后的包套放入熱處理爐中退火，退火后將包套一端鋸開，取出芯棒進行矯直，即獲得CuNb單芯棒；解決了現有方法制得的CuNb單芯棒組織不均勻，拉伸斷線的問題。

技術領域

本發明屬于超導材料加工方法技術領域，具體涉及一種超導線材用CuNb單芯棒的制備方法。

背景技術

Nb₃Sn超導線材具有高的臨界電流密度，是制造高場磁體的重要原材料。內錫法是制備Nb₃Sn超導線材的主要方法之一，目前國際上性能最高、應用最廣的Nb₃Sn超導線材均采用內錫法制備工藝。影響Nb₃Sn超導線材臨界電流密度的主要因素是其超導相含量以及晶界釘扎中心的密度，多芯化可以提高Nb₃Sn線材熱處理后的芯絲反應程度，降低Nb₃Sn超導相的晶粒尺寸，從而提高線材的臨界電流密度。為了獲得更多的芯數，內錫法工藝通常采用多次組裝的加工方法實現。

CuNb單芯棒加工是多次組裝法制備Nb₃Sn超導線材的首道工序，是獲得變形均勻、性能穩定的超導線材的基礎。CuNb單芯棒制備可以通過將Nb棒和無氧銅管組裝、焊接、擠壓、拉拔獲得，但是制備的CuNb單芯棒存在Cu/Nb截面變形差、組織不均勻的問題，導致后續加工過程中Nb芯絲斷裂甚至線材拉斷的情況，大大降低了線材的成品率及性能，嚴重制約了其應用和發展。

發明內容

本發明的目的是提供一種超導線材用CuNb單芯棒的制備方法，解決了現有方法制得的CuNb單芯棒組織不均勻，拉伸斷線的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種超導線材用CuNb單芯棒的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、將清潔后的Nb棒裝入清潔后的無氧銅管中，兩端加上銅蓋采用電子束封焊，得到CuNb單芯包套；

步驟2、將CuNb單芯包套加熱、保溫后擠壓得到CuNb單芯擠壓棒；

步驟3、去CuNb單芯擠壓棒頭尾純銅部分至露出均勻的Nb芯，多道次拉拔至六角成型，定尺切斷獲得CuNb單芯棒；

步驟4、將CuNb單芯棒放置于包套中，兩端加蓋抽真空后采用電子束封焊；

步驟5、將電子束封焊后的包套放入熱處理爐中退火，退火后將包套一端鋸開，取出芯棒進行矯直，即獲得CuNb單芯棒。

本發明的特點還在于：

Nb棒直徑為80～150mm，初始晶粒度為1～4級，晶粒尺寸為90～250μm。

步驟2具體過程為：將CuNb單芯包套加熱，加熱溫度為400～500℃，保溫時間為2～4小時，擠壓速度10～20mm/s，擠壓比為6～10，得到CuNb單芯擠壓棒。

步驟3中多道次拉拔中每道次加工率為15％～25％。

步驟4中包套、蓋材質均為無氧銅、銅合金、不銹鋼中的一種。

步驟4中采用電子束封焊的真空度不高于1×10^-3Pa。

步驟5中將電子束封焊后的包套放入熱處理爐中退火具體過程為：將電子束封焊后的包套放入大氣爐中，設置大氣爐內退火溫度800～900℃，退火時間2～4小時，在空氣中冷卻至常溫。

本發明的有益效果是：