[發(fā)明專利]一種具有超導性能的（Ti，Zr）-Nb-O合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112322937B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 張濤;陳俊奇;王劍鋒;陳辰;李海光;劉珊珊;劉培玉;張文峰
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C16/00;C22C27/02;C22C30/00;C22C1/10;C22C1/03;H01B12/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 楊海霞

本發(fā)明提供了一種具有超導性能的（Ti，Zr）?Nb?O合金，該合金的通式為Ti?Nb?O或Ti?Zr?Nb?O；Ti?Nb?O各元素質量百分比為Ti：19?65%、Nb：32?80%和O：0.1?3%；Ti?Zr?Nb?O各元素質量百分比為Ti：19?65%、Zr：0.9?40%、Nb：32?80%和O：0.1?3%。本發(fā)明通過以TiO₂的形式把氧元素添加到合金中，并證明氧含量在一定范圍是有益的，顛覆制備商業(yè)超導材料時極力避免氧元素存在的思維，該合金材料超導臨界轉變溫度Tc比Nb?Ti合金高，合金磁通“釘扎中心”增加，具有較高超導穩(wěn)定性，且生產成本低，能夠滿足工業(yè)批量生產需求。

技術領域

本發(fā)明屬于材料研究技術領域，涉及制備一種具有超導性能的合金，具體涉及一種具有超導性能的（Ti，Zr）-Nb- O合金及其制備方法。

背景技術

超導材料是一項具有遠大戰(zhàn)略意義的高新技術，已在如電力機車的牽引供電變壓器、超導儲能系統(tǒng)（SMES）、同步電容器、大扭矩船舶推進電機、電力傳輸線纜等信息傳遞、電力、交通、檢測等多個領域獲得了富有成效的應用。可見，超導材料的研究對工業(yè)社會結構的改變起著巨大的推動作用，并且一直是學者研究的熱點。NbTi合金因具有良好的低磁場超導性能、高延展性以及易加工性，成為低溫超導材料的代表，并且制造及使用成本較其他超導材料低的多，使其在超導領域能夠得到長期且廣泛的應用。

1962年，對超導體的應用聚焦在Nb-Zr合金，但是其合金加工硬化較快，塑形很差，制造困難，因此，應用受到了極大地限制。同年，Berlincourt和Hake發(fā)現Nb-Ti固溶合金有較好的超導性能；并于1964年美國西屋電氣公司首次研制出Nb-Ti合金超導材料并拉制出了線材。自此以后，人們對Nb-Ti合金加工性能的提升從未停止，冷、熱軋交替、多級時效處理以及多道次拉拔等工藝的優(yōu)化，使得合金加工性能越來越好。目前，西北有色金屬所能夠制備出達到國際統(tǒng)一標準的高質量NbTi錠和棒。雖然，Nb-Ti超導合金在不斷發(fā)展，加工工藝性能不斷完善，但是其臨界超導轉變溫度較低的缺陷同樣限制了它的應用范圍，并且學者們一直在尋找突破點。因此，開發(fā)一種成分簡單、成本低廉且具有較高臨界超導轉變溫度以及優(yōu)良綜合力學性能的超導合金材料具有重要的實際意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于克服現有技術缺陷，提供一種具有超導性能的（Ti，Zr）-Nb-O合金，該合金成本低廉、具有較高臨界超導轉變溫度以及優(yōu)良綜合力學性能，解決了現有（Ti，Zr）-Nb合金臨界超導轉變溫度較低的不足。

為實現本發(fā)明上述目的，特采用以下技術方案：

一種具有超導性能的（Ti，Zr）-Nb- O合金，該合金的通式為Ti-Nb-O或Ti-Zr-Nb-O；

Ti-Nb-O各元素質量百分比為Ti：19-65%、Nb：32-80%和O：0.1-3%；

Ti -Zr-Nb-O各元素質量百分比為Ti ：19-65%、Zr：0.9-40%、Nb：32-80%和O：0.1-3%。

進一步優(yōu)選地，上述具有超導性能的（Ti，Zr）-Nb-O合金，所述Ti-Nb-O各元素質量百分比為Ti：33-59%、Nb：40-66%和O：0.1-2.2%；所述Ti-Zr-Nb-O各元素質量百分比為Ti：28-59%、Zr：0.9-39%、Nb：32-66%和O：0.1-2.2%。

一種上述具有超導性能的（Ti，Zr）-Nb- O合金的制備方法，其包括如下步驟

1）按照合金配比計算出所需原料Ti、Nb、Zr顆粒的質量，O以TiO₂形式加入；O含量以TiO₂換算百分含量計算，