[發(fā)明專利]一種超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯的鍛造方法

有效

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• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN112548495B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛少博;吳歡;閆西安;蘇艷妮;舒瀅;成佳鵬;田云飛;周立鵬;張國霞;王國棟
• 申請（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯的鍛造方法，該方法包括：一、對超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用鈮錠進(jìn)行表面車削處理并鋸切冒口與底墊，經(jīng)倒角得到鈮錠坯體；二、將鈮錠坯體進(jìn)行一火加熱；三、一火鐓粗鍛造得到一火鈮板坯；四、將一火鈮板坯進(jìn)行表面銑面處理；五、將經(jīng)表面銑面處理后的一火鈮板坯進(jìn)行二火加熱；六、二火鐓粗鍛造得到二火鈮板坯；七、將二火鈮板坯進(jìn)行表面銑面處理得到超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯。本發(fā)明采用快鍛機(jī)對鈮錠進(jìn)行兩個(gè)火次的加熱鍛造，結(jié)合設(shè)計(jì)合理的鍛造工藝，保證了超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯微觀組織的充分破碎，微觀組織的均勻性提高，晶粒得到細(xì)化，最終得到滿足使用要求的超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍛造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯的鍛造方法。

背景技術(shù)

聚變能是一種戰(zhàn)略能源，也是世紀(jì)的換代能源。氘氚聚變反應(yīng)能夠釋放出大量能量，其燃料氘和鋰在地球上幾乎是無窮無盡的。聚變反應(yīng)堆既不產(chǎn)生硫、氮氧化物等環(huán)節(jié)污染物質(zhì)，也不釋放溫室效應(yīng)氣體；而氘氚反應(yīng)的產(chǎn)物沒有放射性，中子堆結(jié)構(gòu)材料也只產(chǎn)生少量較容易處理的短壽命放射性物質(zhì)。ITER就是因此而建立的一個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克型聚變裝置，中國、歐盟、印度、日本、韓國、俄羅斯、美國將參與該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制造。ITER將由6個(gè)D型縱向場線圈(TF)產(chǎn)生環(huán)形磁場，6個(gè)極向場線圈(PF)和6個(gè)中心螺管(CS)產(chǎn)生極向磁場，其中TF和CS采用Nb₃Sn超導(dǎo)絲，PF采用NbTi超導(dǎo)絲材。

超導(dǎo)絲材用阻隔鈮片主要用于超導(dǎo)絲材的制備，其作用是防止銅包套中的銅與金屬鈦發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)鈦銅化物，使絲材在后續(xù)拉伸過程中發(fā)生斷裂。超導(dǎo)絲材制備工藝十分復(fù)雜，采用傳統(tǒng)多次時(shí)效與冷拉伸工藝制備芯數(shù)為2600的NbTi超導(dǎo)絲材，成品超導(dǎo)絲材要求十分嚴(yán)格，絲材經(jīng)拉伸后截面處芯絲排列整齊，變形均勻，沒有出現(xiàn)芯絲粗細(xì)不均勻的現(xiàn)象，最高臨界電流I值在4.2k、5.0T下達(dá)到360A/mm²，而絲材長度要大于10000米，通過以上質(zhì)量要求從而保證NbTi超導(dǎo)絲材的n值達(dá)到ITER的要求。

超導(dǎo)絲材用阻隔鈮片的鍛造是整個(gè)絲材制備過程中重要的生產(chǎn)工序之一。由于目前在相關(guān)鈮材制備中，受到鑄錠熔煉技術(shù)的限制，通常采用小鑄錠進(jìn)行鍛造，相較于模鍛方法所使用的大噸位設(shè)備，自由鍛造方法會(huì)更加適合小批量、多規(guī)格的生產(chǎn)及技術(shù)應(yīng)用推廣需求。

另外，與其他金屬相對比，金屬鈮材在加工制備過程中微觀組織難以破碎，并且有很強(qiáng)的組織遺傳性，需要在加工過程中對組織進(jìn)行充分的破碎。如授權(quán)號(hào)為201710750988.7的專利《一種射頻超導(dǎo)腔用高純鈮錠的鍛造方法》中公開了一種鈮錠的鍛造方法，通過一次鍛造，將熔煉得到的鑄錠鍛造成所需要的板坯，此種工藝方法只能滿足射頻超導(dǎo)腔用高純鈮的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯的鍛造方法。該方法采用快鍛機(jī)對鈮錠進(jìn)行兩個(gè)火次的加熱鍛造，結(jié)合設(shè)計(jì)合理的鍛造工藝，保證了超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯微觀組織的充分破碎，微觀組織的均勻性提高，晶粒得到細(xì)化，最終得到滿足使用要求的超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用板坯的鍛造方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、對超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用鈮錠進(jìn)行表面車削處理，去除表面存在的夾雜、吸氣層等缺陷，然后鋸切冒口與底墊，再對鋸切后的超導(dǎo)絲材阻隔層鈮片用鈮錠進(jìn)行40°～45°倒角處理，得到鈮錠坯體；

步驟二、將步驟一中得到的鈮錠坯體放入臺(tái)車式加熱爐中進(jìn)行一火加熱；

步驟三、采用出料機(jī)將步驟二中經(jīng)一火加熱后的鈮錠坯體水平放置于快鍛機(jī)的砧面上進(jìn)行一火鐓粗鍛造，得到一火鈮板坯；所述一火鐓粗鍛造采用多道次小變形量的方式，且每道次變形量為20％～30％，終鍛溫度不低于400℃；