[發(fā)明專利]一種加速Nb3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210608794.4
• 申請(qǐng)日: 2022-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114959530B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉向宏;陳建亞;郭強(qiáng);韓光宇;史一功;閆果;杜予晅;馮勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C22F1/18
• 分類號(hào): C22F1/18;H01B12/04;C21D1/04;C21D1/773;C21D9/52;C22F1/02
• 代理公司: 西安新動(dòng)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 苗凌;權(quán)雪婷

本發(fā)明涉及一種加速Nb₃Sn線材元素?cái)U(kuò)散、細(xì)化晶粒的方法，包括如下步驟：S1、將Nb₃Sn線材繞制在超導(dǎo)線材臨界電流樣品骨架上，并將其置于真空熱處理爐內(nèi)；S2、將真空熱處理爐置于無(wú)液氦磁體中心，并開(kāi)啟無(wú)液氦磁體的制冷系統(tǒng)，直至磁體線圈環(huán)境溫度降低至4.20K～4.26K；S3、對(duì)Nb₃Sn線材進(jìn)行熱處理，同時(shí)調(diào)節(jié)無(wú)液氦磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度，給正在熱處理的Nb₃Sn線材提供背景磁場(chǎng)。該方法較明顯的縮短了Nb₃Sn線材熱處理時(shí)間，細(xì)化了Nb₃Sn晶粒，提升線材臨界電流值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于Nb₃Sn線材熱處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種加速Nb₃Sn 線材元素?cái)U(kuò)散、細(xì)化晶粒的方法。

背景技術(shù)

Nb₃Sn超導(dǎo)線材因其具有較高的上臨界磁場(chǎng)而成為制造大型粒子加速器等大型科學(xué)裝置的重要材料。Nb₃Sn超導(dǎo)線材加工完成后， Nb、Sn、Cu組元相互獨(dú)立存在于線材中，還需要經(jīng)一周的熱處理才能夠使得線材中生成Nb₃Sn相，使線材才具有超導(dǎo)性。為保障Nb₃Sn超導(dǎo)線材中的Nb、Sn元素充分反應(yīng)生成Nb₃Sn相，線材熱處理過(guò)程中的保溫溫度和保溫時(shí)間須嚴(yán)格控制在很小的波動(dòng)范圍內(nèi)，熱處理時(shí)間越長(zhǎng)，控制難度越大，面臨風(fēng)險(xiǎn)也越大。此外由于長(zhǎng)時(shí)間的熱處理，一方面會(huì)造成能源大量消耗，另一方面會(huì)出現(xiàn)Nb₃Sn晶粒長(zhǎng)大而導(dǎo)致線材臨界電流值下降的問(wèn)題。故縮短N(yùn)b₃Sn超導(dǎo)線材的熱處理時(shí)間、細(xì)化Nb₃Sn晶粒，提高Nb₃Sn線材臨界電流值，是制造大型粒子加速器等科學(xué)裝置需要解決的重要問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種加速 Nb₃Sn線材元素?cái)U(kuò)散、細(xì)化晶粒的方法，此法通過(guò)在Nb₃Sn線材低溫、中溫、高溫?zé)崽幚黼A段施加一定強(qiáng)度的背景磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸為處于熱處理過(guò)程的Nb₃Sn線材提供額外的能量，提高線材中金屬元素?cái)U(kuò)散激活能，增強(qiáng)Nb、Sn元素同步反應(yīng)程度，從而實(shí)現(xiàn)縮短N(yùn)b₃Sn線材熱處理時(shí)間，細(xì)化Nb₃Sn晶粒，提升線材臨界電流值的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種加速Nb₃Sn線材元素?cái)U(kuò)散、細(xì)化晶粒的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將Nb₃Sn線材繞制在超導(dǎo)線材臨界電流樣品骨架上，并將其置于真空熱處理爐內(nèi)；

S2、將真空熱處理爐置于無(wú)液氦磁體中心，并開(kāi)啟無(wú)液氦磁體的制冷系統(tǒng)，直至磁體線圈環(huán)境溫度降低至4.20K～4.26K；

S3、對(duì)Nb₃Sn線材進(jìn)行熱處理，同時(shí)調(diào)節(jié)無(wú)液氦磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度，給正在熱處理的Nb₃Sn線材提供背景磁場(chǎng)。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中Nb₃Sn線材的直徑為φ0.820mm～φ 1.300mm。

進(jìn)一步地，所述步驟S3中熱處理具體包括：低溫?zé)崽幚黼A段、中溫?zé)崽幚黼A段及高溫?zé)崽幚黼A段。

進(jìn)一步地，所述低溫?zé)崽幚黼A段的溫度為205～215℃，處理時(shí)間為30h～35h；中溫?zé)崽幚黼A段的溫度為397～403℃，處理時(shí)間為 30h～35h；高溫?zé)崽幚黼A段的溫度為663～668℃，處理時(shí)間為30h～35h。

進(jìn)一步地，所述低溫?zé)崽幚黼A段的背景磁場(chǎng)強(qiáng)度為10T～10.5T；中溫?zé)崽幚黼A段的背景磁場(chǎng)強(qiáng)度為10.5T～11T；高溫?zé)崽幚黼A段磁場(chǎng)強(qiáng)度為11T～12T。