专利名称：氧化锆稳定的复丝铌－锡超导线的制作方法
背景技术：
本发明涉及具有至少一根超导材料的长丝的超导线。尤其是，本发明涉及一种包括氧化锆稳定的、铌锡超导体和基质材料的复丝超导线，以及这种复丝超导线的制造方法。
包括复丝的铌基诸如铌锡(以下简称“Nb3Sn”)超导体的超导线，用于各种电磁应用，诸如磁铁、电动机、以及变压器。在小于17.5K的深冷温度下的操作过程中，为了维持该超导线中的足够临界电流密度，线内包括长丝的Nb3Sn必须具有小于约1微米的超细晶粒尺寸。用于制造复丝Nb3Sn线的一种方法是“青铜法”，其中Nb3Sn的超细晶粒是在相当低的温度下热处理数天而在拉成丝的铌长丝表面上形成。
要求产生超细晶粒Nb3Sn的热处理时间是非常耗时的和不经济的。因此，需要一种包括由更快过程形成的超细晶粒Nb3Sn的超导线。同样需要的是一种更快地制造一种包括超细晶粒Nb3Sn的复丝超导线的方法。
发明概述本发明通过提供一种其长丝包括氧化锆稳定的超细晶粒(在下文也简称为“UFG”)Nb3Sn的复丝超导线满足这些及其它需要。该超导线是通过一种包含金属基质和至少一根具有氧化锆(亦称氧化锆，并且以下简称为“ZrO2”)沉淀的铌合金棒的预制体的变形过程所形成。在温度高达1100℃下该ZrO2沉淀用于稳定该Nb3Sn的超细晶粒微结构，并且在高于以前所使用的温度下进行热处理时，使Nb3Sn维持超细晶粒的微结构。通过使用较高的温度以形成Nb3Sn，热处理需要的时间可以大大降低。
相应地，本发明一方面提供一种超导线。该超导线包括至少一根具有长丝直径的长丝，其中至少一根长丝是连续的并且包括许多具有多个ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，并且其中许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于该长丝直径的约10％；并且一种金属基质包围并接触至少一根长丝，其中该金属基质在温度约77K以下在电学上是导电的并且具有热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
本发明的第二方面提供一种用于形成包含至少一个具有长丝直径的长丝的超导线的预制体，其中至少一根长丝包括许多具有多个ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，并且一种金属基质包围并接触至少一根长丝。该预制体包括至少一根包括一种在固溶体内具有氧和锆的铌合金棒，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；并且一种金属预制体基质包围并接触至少一根铌合金棒，其中该金属预制体基质包含锡。
本发明的第三方面是提供一种超导线，由一种包括至少一根包含在固溶体内具有氧和锆的铌合金的铌合金棒的预制体所形成，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2，并且一种金属预制体基质包围并接触至少一根铌合金棒，其中该金属预制体基质包含锡。该超导线包括多根长丝，其中多根长丝的每一根是连续的并且具有长丝直径，其中至少一根长丝包括许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，并且其中该许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于该长丝直径的约10％；并且一种金属基质包围并接触许多长丝，其中该金属基质在温度77K以下在电学上是导电的并且其中热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
本发明的第四方面提供一种包括至少一根超导线的电磁器件，其中该超导线由一种包括至少一根包含在固溶体内具有氧和锆的铌合金的铌合金棒的预制体所构成，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2，和一种金属预制体基质包围并接触至少一根铌合金棒，和其中该金属预制体基质包含锡。该超导线包括许多长丝，其中许多长丝的每一根具有长丝直径，其中至少一根长丝是连续的并且包含许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，其中许多Nb3Sn晶粒具有的平均粒径小于该长丝直径的约10％；并且一种金属基质包围并接触许多长丝，其中该金属基质在温度77K以下电学上是导电的并且具有的热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
本发明第五方面提供一种包括至少一根长丝的超导线的制造方法，其中至少一根长丝是连续的并且包括许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，并且一种金属基质包围并接触至少一根长丝。该方法包括步骤提供一种在固溶体内具有氧和锆的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；从该铌合金形成至少一根铌合金棒；对至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料；从金属基质材料和至少一根铌合金棒形成线；并且在预定温度下热处理线以预定时间，因此形式超导线。
本发明的第六方面提供一种用于包含在固溶体内具有氧和锆的至少一根铌合金棒的超导线的预制体的制造方法，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2，并且一种金属预制体基质包围并接触至少一根铌合金棒。该方法包括步骤提供一种在固溶体内具有氧和锆的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；从铌合金形成至少一根铌合金棒；对该至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料；通过用金属基质材料包围至少一根铌合金棒以致使金属基质材料接触至少一根铌合金棒而形成预制体。
本发明第七方面提供的一种超导线包括至少一根具有长丝直径的长丝，其中至少一根长丝是连续的并且包含许多有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，其中许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于该长丝直径的约10％；并且一种金属基质包围并接触至少一根长丝，其中该金属基质具有的热膨胀系数基本上与Nb3Sn晶粒的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn晶粒的热膨胀系数，并且其中超导线是由以下方法形成提供一种固溶体内具有氧和锆的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；从该铌合金形成至少一根铌合金棒；对至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料；从金属基质材料和至少一根铌合金棒形成线；并且在预定温度下热处理线以预定时间以便形成超导线。
从下面的详细说明、附图以及所附权利要求书能清楚看出本发明这些及其它方面、优点、和显著特点。
附图的简述
图1是表示本发明超导线的剖视示意图。
详细说明在下文中，相似的标记符号是指图中所示的几个图的类似或相应部分。也要理解术语诸如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等等，为表述方便而不是限制性术语。
通常参考附图并且特别是图1，可理解说明是为了描述本发明的一个实施方案而不是限制本发明。
图1是表示本发明超导线100的剖面图。超导线100包括至少一根长丝110。尽管在图1所示的有七根这样的长丝110，包含在超导线100之内的长丝100的数目没有限制。例如超导线100可以包括一种单长丝。
长丝110包括许多形成连续长丝110的铌-锡(以下简称为“Nb3Sn”)晶粒。许多氧化锆(以下简称为“ZrO2”)沉淀存在于许多Nb3Sn晶粒中。在温度高达1100℃时该ZrO2沉淀用于稳定Nb3Sn的超细晶粒微结构，并且抑制Nb3Sn晶粒生长，因此在高于以前使用的温度下，使Nb3Sn可维持超细晶粒的微结构。至少一种半粘结的ZrO2沉淀存在于许多Nb3Sn晶粒的每一个中以稳定每一个Nb3Sn晶粒并且抑制Nb3Sn晶粒生长。
具有ZrO2沉淀的超导Nb3Sn以前已有描述于Mark G.Benz，Howard R.Hart，Jr.，Melissa L.Murray，Robert L.Zabala，Bruce A.Knudsen和ThomasR Raber的美国专利5,505,790，题目为“Method for Enhancing Critical Currentin Triniobium Tin”，1999年4月9日公开；Melissa L.Murray，Mark G.Benz，和Bruce A.Knudsen的美国专利5,522,945、题目为“Method for FormingTriniobium Tin Superconductor with Bismuth”，1996年6月4日公开；Neil A.Johnson，Melissa L.Murray，Thomas R.Raber和Mark G.Benz的美国专利5,540,787，题目为“Method for Forming Triniobium Tin Superconductor”，1996年7月30日公开；和Mark G.Benz，Neil A.Johnson，Melissa L.Murray，RobertJ.Zabala，Louis E.Hibbs，Jr.，和Bruce A.Knudsen的美国专利5,472,936，题目为“Method for Making Triniobium Tin Semiconductor”1995年12月5日公开，这些以全文引入本文作参考。
许多Nb3Sn晶粒是具有平均粒径小于该长丝110直径的约10％的超细晶粒(同样，在下文中简称为“UFG”)。该长丝110的直径是小于约10微米；当线100弯曲或缠绕时，粗丝更容易折断，这对于线100在应用中是普遍的。在一个实施方案中，长丝110具有直径小于约2微米，并且优选的是在约1微米和约2微米之间。同样地，较大Nb3Sn颗粒尺寸妨碍长丝110的弯曲能力。许多Nb3Sn晶粒的平均粒径是小于约1微米，并且优选的是，小于约200纳米。
在一个实施方案中，线100进一步包括至少一根包括另一种超导材料诸如，但不局限于，元素铌、铌锆合金及其混合的长丝1l0。
至少一根长丝110是由一种金属基质120围绕，该金属基质包围并接触至少一根长丝110。金属基质材料120在深冷温度下(也就是约77K以下)电学上是导电的，为了防止线100在室温和深冷温度循环过程中破损，金属基质具有与形成该至少一根长丝110的许多Nb3Sn晶粒相容的热膨胀系数。在4.2K到456K的温度范围中，Nb3Sn具有热膨胀系数(ΔL/L0)为0.282％。当金属基质120具有的热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同时，至少一根长丝110具有零应变。当金属基质120具有热膨胀系数大于Nb3Sn的热膨胀系数时，使至少一根长丝110具有压缩应变-它易于增加至少一根长丝110和超导线100的临界电流。如果当金属基质120具有热膨胀系数小于Nb3Sn的热膨胀系数时，使至少一根长丝110具有拉伸应变-它易于降低至少一根长丝110和超导线100的临界电流。因此，金属基质120应该具有的热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
金属基质120由一种包括锡的金属预制体基质组成。在一个实施方案中，该金属预制体基质是一种铜-锡的青铜。该金属预制体基质优选的是包括约5原子％到约13原子％的锡。
本发明的超导线100是通过首先是由一种包含铌、锆、和氧的铌合金形成，其中锆和氧存在的比例约为1∶2(也就是，Zr∶O大致为1∶2)。在本发明的一个实施方案中，该铌合金的制备通过首先熔化，优选是通过真空电弧熔化，一种元素铌和氧化铌(以下简称“Nb2O5”)的合金进行分解Nb2O5并且产生元素铌的坯料，其中在元素铌的坯料中溶解约1到约3原子％的氧。然后将锆提供到铌坯料中。提供足够量的锆以致使锆和氧存在的比例为约1∶2。锆可以包含高达铌坯料的8原子％。在一个实施方案中，提供足够的以包括约铌合金的1原子％的量锆。该铌坯料和锆然后熔化，优选的是通过真空电弧再熔化，以形成铌合金，其中在再熔化坯料内固溶体中锆和氧存在的原子比例约为1∶2。在一个实施方案中，再熔化的铌合金坯料，现在在固溶体中包含氧和锆，在约500℃到900℃温度内热处理以使该再熔化铌合金坯料均匀。
再熔化铌的合金坯料，现在包含锆和氧的固溶体，紧接着形成至少一根铌合金棒。至少一根铌合金棒可以由各种方法形成。在一个实施方案中，至少一根铌合金棒是从再熔化坯料的电子放电研磨形成。或者，至少一根铌合金棒可以由其它技术形成，诸如，但不限于从再熔化铌合金坯料浇铸至少一根铌合金棒，从再熔化铌合金坯料拉拔形成至少一根铌合金棒，和从再熔化铌合金坯料挤压成至少一根铌合金棒。一旦成形，通过冷加工至少一根铌合金棒，至少一根铌合金棒的机械加工性可以更进一步增加。可以使用的冷加工方法包括，但是不限于，锻造、挤压、拉丝等等。
然后对至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料以形成预制件，其中使金属基质材料包围并且接触至少一根铌合金棒。在一个实施方案中，提供金属基质材料到至少一根铌合金棒中以形成金属基质材料包围并接触至少一根铌合金棒的预制体。该金属基质材料包括约5重量％到约13重量％的锡。在一个实施方案中，该金属基质材料是一种铜-锡的青铜。该预制体可以由一张金属基质材料包裹至少一根铌合金棒周围而形成。或者，该预制体可以通过提供固体形式的金属基质材料，通过该材料进行钻孔并插入至少一根铌合金棒进入固体形状的基质材料。
然后金属基质材料和至少一根铌合金棒通过首先挤压预制体，接着是拉拔或者锻造挤压成形预制体而制成线。一旦拉拔或锻造，预制体可以通过重复挤压步骤，接着是拉拔或锻造步骤而再堆积，以便获得所需要的线直径。再堆积步骤可以根据需要重复多次直至获得所要求线直径。所得到的线包括由金属基质材料围绕的至少一根长丝，其中至少一根长丝包括一种在固溶体内具有氧和锆的原子比例约为1∶2的铌合金。
在线形成后，在预定温度下热处理线以预定时间，以形成包括由许多具有许多ZrO2沉淀的Nb3Sn晶粒形成长丝的超导线100。在一个实施方案中，拉拔或锻造的线在约700℃到110℃温度下热处理高达48小时。在热处理过程中，锡从青铜金属基质材料扩散进入到至少一根长丝并且与其中的元素铌反应以在长丝中形成Nb3Sn晶粒。该Nb3Sn晶粒通常含有ZrO2沉淀。
在有些情况下，锡不完全扩散进入到至少一根长丝110内。因此，至少一根长丝110可以包含一种包围含元素铌的芯的Nb3Sn晶粒反应层。
因为Nb3Sn是一种脆性材料，当超导线100例如和其它的线缠绕以形成电缆或围绕磁铁或电动机电枢缠绕时，该超导线100的至少一根长丝110可能受破损。这些困难可以通过在热处理前进行缠绕拉拔或锻造线而克服。
超导线100可形成类似的电学上导电的结构，包括但不限于，扁平带，由多线形成的多层线，和缠绕多线的电缆。发现超导线100应用于电磁仪器诸如，但不局限于，超导的磁铁，诸如Evangelos Trifon Laskaris和MichaelAnthony Palmo的美国专利6,172,588，题目为“Apparatus and Method for aSuperconductive Magnet with Pole Piece”所描述，2001年1月9日公开，该文献在此全文引用作为参考；电动机；变压器与发电器。这种电磁仪器又可以组合进更大的系统中，例如一种核磁共振机系统。
为了说明，列出了典型的实施方案，然而上述说明不应认为是限制本发明的范围。相应地，对于本领域技术人员在不背离本发明的精神和范围下可以进行各种改进，修改，和变换。
权利要求
1.一种超导线(100)，所说超导线(100)包括a)具有长丝直径的至少一根长丝(110)，其中所说至少一根长丝是连续的并且包括许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有的平均粒径小于所说长丝直径的约10％；以及b)一种金属基质包围并接触所说至少一根长丝(110)，其中所说金属基质在温度77K以下电学上是导电的并且具有的热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
2.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说超导线(100)包括许多长丝(110)。
3.根据权利要求2的超导线(100)，其中所说许多长丝(110)包括至少一根含元素铌、铌锆合金及其组合物的长丝(110)。
4.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说长丝的直径小于约10微米。
5.根据权利要求4的超导线(400)，其中所说长丝的直径小于约2微米。
6.根据权利要求5的超导线(100)，其中所说长丝的直径在约2微米和约1微米之间。
7.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于约1微米。
8.根据权利要求7的超导线(100)，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于约200纳米。
9.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说至少一根长丝(110)包括一个包围元素铌芯的Nb3Sn外层。
10.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说金属基质使所说至少一根长丝(110)具有一种压缩应变。
11.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说金属基质使所说至少一根长丝(110)具有零应变。
12.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说许多ZrO2沉淀在高达约1100℃下稳定所说许多Nb3Sn晶粒。
13.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说超导线(100)由一种预制体组成，所说预制体包括a)至少一根铌合金棒，所说至少一根铌合金棒包括一种在固溶体内具有氧和锆的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；和b)一种金属预制体基质包围并接触所说至少一根铌合金棒，其中所说金属预制体基质包含锡。
14.根据权利要求13的超导线(100)，其中所说金属预制体基质是一种铜-锡的青铜。
15.根据权利要求13的超导线(100)，其中所说金属预制体基质包含约5重量％和约13重量％之间的锡。
16.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说超导线(100)与一第二超导线(100)相结合以形成多层线。
17.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说超导线(100)与一种第二超导线(100)缠绕以形成电缆。
18.根据权利要求1的超导线(100)，其中所说超导线(100)扁平化以形成带。
19.一种用于形成超导线(100)的预制体，其中该超导线(100)包括至少一根长丝(110)，其中所说至少一根长丝(110)包含许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒和一种金属基质包围并接触所说至少一根长丝(110)，所说预制体包括a)至少一根铌合金棒，所说至少一根铌合金棒包含一种在固溶体内具有氧和锆的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；和b)金属预制体基质包围并接触所说至少一根铌合金棒，其中所说金属预制体基质包含锡。
20.根据权利要求19的预制体，其中所说金属预制体基质包含在约5重量％和约19重量％之间的锡。
21.根据权利要求19的预制体，其中所说金属预制体基质是一种铜-锡的青铜。
22.根据权利要求19的预制体，其中锆包含至高达所说铌合金的约8原子％。
23.根据权利要求22的预制体，其中锆包含至高达所说铌合金的约1原子％。
24.一种超导线(100)，其中所说超导线(100)由包括至少一根铌合金棒的预制体组成，所说至少一根铌合金棒包含一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2，并且一种金属预制体基质包围并接触所说至少一根铌合金棒，其中所说金属预制体基质包含锡、所说超导线(100)包括a)许多长丝(110)，其中所说许多长丝(110)的每一根具有长丝直径，其中所说许多长丝(110)是连续的并且包含许多具有多个ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于所说长丝直径的约10％；并且b)一种金属基质包围并接触所说许多长丝(110)，其中所说金属基质在温度77K以下电学上是导电的并且具有热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
25.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说许多长丝(110)包括至少一根含有元素铌、铌锆合金及其混合的长丝(110)。
26.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说长丝直径小于约10微米。
27.根据权利要求26的超导线(100)，其中所说长丝直径小于约2微米。
28.根据权利要求27的超导线(100)，其中所说长丝直径在约2微米和约1微米之间。
29.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于约1微米。
30.根据权利要求29的超导线(100)，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于约200纳米。
31.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说许多长丝(110)的至少一根包含一个包围元素铌芯的Nb3Sn外层。
32.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说金属基质使所说许多长丝(110)具有一种压缩应变。
33.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说金属基质使所说许多长丝(110)具有零应变。
34.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说许多ZrO2沉淀在高达约1100℃下稳定所说许多Nb3Sn晶粒。
35.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说金属预制体基质是一种铜-锡青铜。
36.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说金属预制体基质包含约5重量％和约13重量％之间的锡。
37.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说超导线(100)与一第二超导线(100)相结合以形成多层线。
38.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说超导线(100)与一种第二超导线(100)缠绕以形成电缆。
39.根据权利要求24的超导线(100)，其中所说超导线(100)扁平化以形成带。
40.一种包括至少一根超导线(100)的电磁器件，其中所说超导线(100)由包含至少一根铌合金棒的预制体构成，所说至少一根铌合金棒包括一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2，并且一种金属预制体基质包围并接触所说至少一根铌合金棒，其中所说金属预制体基质包含锡，所说超导线(100)包括a)许多长丝(110)，其中所说许多长丝的每一根具有长丝直径，其中至少一根长丝是连续的并且包含许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于所说长丝直径的约10％；并且b)一种金属基质包围并接触所说许多长丝(110)，其中所说金属基质在温度77K以下电学上是导电的并且具有热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。
41.根据权利要求40的电磁器件，其中所说金属预制体基质是一种铜-锡青铜。
42.根据权利要求40的电磁器件，其中所说金属预制体基质包含约5原子％和约13原子％之间的锡。
43.根据权利要求40的电磁器件，其中所说电磁器件是一种超导磁体、一种电动机、一种变压器和一种发电器中的一种。
44.根据权利要求43的电磁器件，其中所说电磁器件是一种超导磁体，并且其中所说超导磁体结合进一种核磁共振机系统。
45.一种超导线(100)的制造方法，该超导线(100)包括至少一根长丝(110)，其中所说至少一根长丝(110)是连续的并且包含许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒并且一种金属基质包围并接触所说至少一根长丝(110)，该方法包括步骤a)提供一种在固溶体内具有锆和氧的铌，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；b)从该铌合金形成至少一根铌合金棒；c)对至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料；d)从该金属基质材料和该至少一根铌合金棒形成线；和e)在预定温度下热处理该线以预定时间，从而形成超导线(100)。
46.根据权利要求45的方法，其中提供一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金的步骤包括a)提供一种包括元素铌和Nb2O5的合金；b)分解铌合金以形成具有氧溶解其中的元素铌；c)对具有氧溶解其中的元素铌提供锆，其中锆和氧存在的比例约为1∶2；和d)形成一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金。
47.根据权利要求46的方法，其中该分解铌合金以形成具有氧溶解其中的元素铌的步骤包括真空电弧熔化合金以形成具有氧溶解其中的元素铌。
48.根据权利要求46的方法，其中一种包括在固溶体内具有锆和氧的铌合金的形成步骤包括真空电弧再熔锆和具有氧溶解其中的元素铌以形成在固溶体内具有锆和氧的铌合金。
49.根据权利要求48的方法，进一步包括使铌合金均匀的步骤。
50.根据权利要求49的方法，其中该使铌合金均匀的步骤包括在预定温度下热处理铌合金以预定时间。
51.根据权利要求45的方法，其中从该铌合金形成至少一根铌合金棒的步骤包括一种电子放电研磨铌合金以由此形成至少一根铌合金棒，从该铌合金浇铸形成至少一根铌合金棒，从该铌合金挤压形成至少一个棒，和从该铌合金拉拔形成至少一根铌合金棒。
52.根据权利要求51的方法，进一步包括冷加工至少一根铌合金棒的步骤。
53.根据权利要求52的方法，其中该冷加工至少一根铌合金棒的步骤包括至少锻造、挤压成形和拉拔至少一根铌合金棒中的一种。
54.根据权利要求45的方法，其中该从该金属基质材料和至少一根铌合金棒中形成线的步骤包括a)通过用金属基质材料围绕至少一根铌合金棒以致该金属基质材料接触至少一根铌合金棒，而形成预制体；和b)从该预制体形成线。
55.根据权利要求54的方法，其中从该预制体形成线的步骤包括挤压该线，接着是拉拔该线和锻造该线中的一种。
56.该根据权利要求55的方法，在拉拔该线和锻造该线后还包括该线再堆积的步骤其中该线再堆积的步骤包括挤压该线，接着拉拔该线和锻造该线中的一种。
57.根据权利要求56的方法，其中该再堆积步骤重复至少一次。
58.根据权利要求45的方法，其中在预定温度热处理该线以预定时间的步骤包括在约700℃和约1100℃温度下热处理该线高达约48小时。
59.根据权利要求45的方法，其中在预定温度下热处理该线以预定时间的步骤包括缠绕该线和在缠绕该线之后在预定温度下热处理该线以预定时间。
60.一种用于超导线(100)的预制体的制造方法，其中该预制体包括至少一根铌合金棒，至少一根铌合金棒包含一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金，并且一种金属预制体基质包围并接触所说至少一根铌合金棒，该方法包括步骤a)提供一种在固溶体内具有锆和氧铌合金，其中锆和氧存在的原子比例约为1∶2；b)从该铌合金形成至少一根铌合金棒；c)对至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料；和d)通过用金属基质材料围绕至少一根铌合金棒以致使该金属基质材料接触至少一根铌合金棒而形成预制体。
61.根据权利要求60的方法，其中提供一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金的步骤包括a)提供一种包括元素铌和Nb2O5的合金；b)分解铌合金以形成具有氧溶解其中的元素铌；c)对具有氧溶解其中的元素铌中提供锆，其中锆和氧存在的比例约为1∶2；和d)形成在固溶体内具有锆和氧的铌合金。
62.根据权利要求61的方法，其中分解铌合金以形成具有氧溶解其中的元素铌的步骤包括真空电弧熔化合金以形成具有氧溶解其中的元素铌。
63.根据权利要求62的方法，其中在固溶体里具有锆和氧的铌合金的形成步骤包括真空电弧再熔锆和具有氧溶解其中的元素铌合金以形成在固溶体内具有锆和氧的铌合金。
64.根据权利要求63的方法，进一步包括使铌合金均匀的步骤。
65.根据权利要求64的方法，其中使铌合金均匀的步骤包括在预定温度下热处理铌合金以预定时间。
66.根据权利要求60的方法，其中从铌合金形成至少一根铌合金棒的步骤包括一个电子放电研磨铌合金以形成至少一根铌合金棒，从铌合金浇铸至少一根铌合金棒，从铌合金挤压成形至少一个棒，和从铌合金拉拔成至少一根铌合金棒。
67.根据权利要求60的方法，进一步包括冷加工至少一根铌合金棒的步骤。
68.根据权利要求67的方法，其中该冷加工至少一根铌合金棒的步骤包括至少锻造、挤压成形和拉拔至少一根铌合金棒中之一种。
69.一种超导线(100)，所说超导线(100)包括a)具有长丝直径的至少一根长丝(110)，其中所说至少一根长丝是连续的并且包含许多具有许多ZrO2沉淀配置其中的Nb3Sn晶粒，其中所说许多Nb3Sn晶粒具有平均粒径小于所说长丝直径的约10％；并且b)一种金属基质包围并接触至少一根长丝(110)，其中所说金属基质具有热膨胀系数基本上与Nb3Sn的热膨胀系数相同或大于Nb3Sn的热膨胀系数。其中所说超导线(100)由以下步骤形成提供一种在固溶体内具有锆和氧的铌合金，其中锆和氧存在的原子比为2∶1；从该铌合金形成至少一根铌合金棒；对至少一根铌合金棒提供一种金属基质材料；从该金属基质材料和至少一根铌合金棒中形成线；并且在预定温度下热处理该线以预定时间而形成所说超导线(100)。
全文摘要
一种复丝超导线(100)，其中该长丝(110)包括氧化锆稳定的超细晶粒Nb
文档编号C22F1/18GK1605131SQ02825031
公开日2005年4月6日 申请日期2002年10月15日 优先权日2001年11月5日
发明者马克·G·本兹, 西奥多·M·埃夫登, 贾德森·S·马特, 托马斯·R·拉伯 申请人:通用电气公司