[發明專利]一種青銅法Nb3

有效

• 申請號: 202110677193.4
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113436809B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 高鵬;劉海紅;秦經剛;周超;劉方
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本發明公開了一種青銅法Nb₃Sn?Nb₃Sn超導線無阻接頭制備裝置，包括：接頭底端固定面板(5)、接頭頂端固定面板(9)、通孔支撐桿(12)、T型鎖緊螺母(14)、T型鎖緊螺母固定板(15)、球頭壓桿(18)、球窩座(21)、側端固定支撐面板(23)、通孔支撐桿固定面板(24)、通絲支撐(26)；材質均為不銹鋼。該裝置制作工藝簡單易實現，操作方便，可承受長時間的高溫熱處理，實用性強。本發明為粉末冶金法制作青銅工藝Nb₃Sn?Nb₃Sn無阻接頭加壓方式提供了一種高效新穎的方法，且其同時具有優異的機械性能和穩定性，為制作性能優良的青銅工藝Nb₃Sn?Nb₃Sn無阻接頭提供了堅實技術支持。

技術領域

本發明涉及高場磁體用超導線材和導體技術領域，具體是一種青銅法Nb₃Sn-Nb₃Sn超導線無阻接頭制備裝置。

背景技術

超導技術在電工、醫療、交通、科學實驗等領域都具有重要應用，而要實現超導技術投入實際工程應用，制作低電阻接頭是一關鍵問題，因在制造各種長期性能穩定Nb3Sn磁體的過程中都需要用到足夠長度的超導導體或超導線材，但目前因工藝所限，無法制備成整根超導線，因此制作低電阻接頭用來有效連接Nb3Sn多絲線材且有效控制磁體總電路電阻大小對中、高場強超導磁體結構滿足工程應用要求具有重要意義。

Nb3Sn是一種A15結構化合物，本身脆性很大，在制作高磁場超導磁體的過程中，很容易發生變形或碰撞而損傷其超導性能，因此在制作青銅法Nb3Sn磁體的過程中，需要首先制備成完整的符合設計規格的線圈，再對制作完成的線圈整體進行熱處理，因目前線材長度所限，需要在制備線圈的過程中制作相應低電阻接頭，以便制作完整的Nb3Sn線圈，再用制作完成的完整線圈制作成符合規格的磁體，此時線圈之間需要通過線圈端部導線之間制作接頭來完成連接，在制作過程中因拆卸檢修難度大，任何一個接頭的質量不好，都會影響整個磁體的性能，因此制作高質量低電阻接頭對整個磁體在封閉低溫環境下高效穩定的工作是至關重要的一步。

目前青銅法Nb₃Sn低電阻接頭制作方法主要有：冷壓焊法、化學沉積法、粉末冶金法、青銅法、熔焊法、焊料集體替換法等，其中冷壓焊壓力分布不均勻，邊緣有空隙且檢測難度大，化學沉積法工藝復雜、環境要求苛刻，副產物多，粉末冶金法制作工藝簡單，實驗成功率高，但加壓均勻度可控性差，存在空隙，在4.2K自場條件下，接頭電阻R5×10^-13Ω，青銅法工藝繁瑣，一次成型，性能難保證，熔焊法工裝較繁雜，操作難度大，焊料集體替換法1T下的阻值10^-11歐姆, 不適用于高場，根據目前超導接頭研究結果可知，其中粉末冶金法操作簡單，實驗成功率高，是有很大可能投入工程應用的一種制作方法，但存在加壓均勻度可控性差，熱處理之后各物質之間空隙較大，影響接頭性能。

因此，嘗試用粉末冶金法進行制作青銅法Nb3Sn低電阻接頭，該接頭主要結構為鈮、錫、銅混合粉末，Nb絲，Nb管，為使各部分之間相貼緊密，減小空隙，制作性能優良的低電阻接頭，需要對裝入Nb管的混合粉末和Nb絲簇進行加壓，減小粉末顆粒之間和自身空隙，對促進熱處理過程中各元素之間充分反應，減小各物質之間空隙，制作性能良好接頭起決定性作用。

發明內容

針對上述制作接頭過程中粉末與粉末之間，粉末自身，粉末與Nb絲簇，Nb管之間接觸不均，空隙較大等問題，本發明提供一種青銅法Nb₃Sn-Nb₃Sn超導線無阻接頭制備裝置，是一種基于粉末冶金法青銅工藝Nb3Sn-Nb3Sn接頭制作的裝置，以解決空隙大，接頭性能不好的問題。所述粉末冶金法制作青銅工藝Nb3Sn-Nb3Sn接頭為具有無阻特性圓截面結構，主要由鈮錫銅混合粉末，Nb絲，Nb管組成。鈮錫銅粉末、Nb絲和Nb管的緊密相結合主要采用專門設計的裝置進行加壓，并通過熱處理形成無阻阻接頭，操作過程簡便，易控制，為制作性能優良的Nb3Sn-Nb3Sn低電阻接頭并應用于大型磁體提供了關鍵技術支持。