一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法

文档序号:10688716阅读:675来源:国知局
一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,具体为:在铜铌薄壁管内套钽管,钽管内装青铜/铌六方棒,铜铌薄壁管外套无氧铜薄壁管,装配得到复合坯锭;然后对复合坯锭进行封焊、挤压、拉伸、热处理,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。采用本发明方法得到的铌三锡低温超导线材,其具有良好的力学性能,线材测量抗拉强度在100MPa~300MPa,测量线材临界电流在190A~210A(4.2k,12T),能够满足后续先反应后绕制的磁体制备技术要求。
【专利说明】
一种CuNb増强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于超导材料加工技术领域,具体涉及一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着磁体制造技术的发展,传统方法制备的青铜法Nb3Sn低温超导线材已经不能满足其工艺要求,主要是由于青铜法Nb3Sn低温超导线材在磁体绕制时,需要采用先反应后绕制的方法,并且绕制线圈前需要进行预应变,以获得更高的载流性能。这就要求青铜法Nb3Sn线材在反应后仍需要具有一定的力学性能。然而传统的青铜法Nb3Sn线材制备是采用无氧铜管包覆非铜区域(超导区和阻隔层),经过650°C的扩散反应热处理生成脆性的Nb3Sn相,反应后的线材主要的强度是由铜及阻隔层材料提供,中心占比约百分之五十的面积为超导区域,是Nb3Sn芯丝和低锡青铜的复合体,强度较低,在受外部切向力时很容易产生脆性断裂,后续绕制磁体基本无法使用。因此找到一种提高青铜法Nb3Sn反应后线材力学性能的方法是改善线材应用的关键。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,以提高青铜法Nb3Sn反应后线材的力学性能。
[0004]本发明所采用的技术方案是:一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,具体包括以下步骤:
[0005]步骤I,装配复合坯锭:
[0006]在铜铌薄壁管内套钽管,钽管内装青铜/铌六方棒,然后铜铌薄壁管外套无氧铜薄壁管,即装配得到复合坯锭;
[0007]步骤2,封焊:
[0008]采用真空电子束焊机和紫铜盖将步骤I得到的复合坯锭两端先抽真空再封焊;
[0009]步骤3,挤压、拉伸、热处理:
[0010]将封焊后的复合坯锭挤压为棒材,然后将棒材拉伸为圆线,对圆线进行扩散反应热处理,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。
[0011]本发明的特点还在于,
[0012]步骤I中铜铌薄壁管的Nb质量百分比含量为12%?20%,规格为Φ 132mm?Φ142mm/Φ100mm*L。
[0013]步骤I中钽管规格为(D99mm/0 97mm*L。
[0014]步骤I中无氧铜薄壁管规格为Φ 1 50mm/ Φ 133mm?Φ 143mm*L。
[0015]步骤I中青铜/银六方棒对边尺寸为3.5mm?4.2mm。
[0016]步骤I中钽管中装入的青铜/铌六方棒数量为320支?420支。
[0017]步骤3中所述挤压温度为450?600 °C。
[0018]步骤3中所述拉伸的道次加工率为10%?25%。
[0019]步骤3中所述拉伸的同时对棒材进行退火处理,退火温度为450?600°C,退火时间为0.5?Ih0
[0020]步骤3中所述扩散反应热处理温度为645?655°C,处理时间为190h?210h。
[0021]本发明的有益效果是,一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,采用铌质量百分比在12%?20%的CuNb薄壁管套装在铜管和阻隔层之间,然后堆垛青铜/铌六方亚组元棒和青铜插缝棒,得到复合坯锭,然后对复合坯锭进行真空封焊、热挤压、拉伸、热处理制备得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材,其具有良好的力学性能,线材测量抗拉强度在10MPa?300MPa,测量线材临界电流在190A?210A(4.2k,12T),能够满足后续先反应后绕制的磁体制备技术要求。
【附图说明】
[0022]图1是本发明加入CuNb增强体的青铜法最终坯料装配示意图;
[0023]图中,1.青铜/铌六方棒,2.钽管,3.无氧铜薄壁管,4.铜铌薄壁管。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0025]本发明一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,具体包括以下步骤:
[0026]步骤I,装配复合坯锭:
[0027]采用Nb质量百分比含量为12 %?20%的铜铌薄壁管4,规格Φ 132mm?Φ 142mm/ Φ100mm*L,内套外径Φ 99mm/ Φ 97mm*L的组管2,组管2内装对边尺寸3.5mm?4.2mm*L的青铜/铌六方棒I,内装青铜/铌六方棒I的数量为320支?420支,铜铌薄壁管4外套装外径Φ150mm/ Φ 133mm?Φ 143mm*L的无氧铜薄壁管3,装配完成得到复合还锭,如图1所示;
[0028]步骤2,封焊:
[0029]采用真空电子束焊机和紫铜盖将步骤I得到的复合坯锭两端先抽真空再封焊,真空度 <1.0 X 10—2Pa;
[0030]步骤3,挤压:
[0031]采用3000T热挤压机对步骤2封焊后的复合坯锭进行挤压加工,挤压温度450°C?600 °C,挤压后棒材直径Φ 40mm?Φ 50mm;
[0032]步骤4,拉伸:
[0033]采用冷拉伸的工艺将挤压后的复合棒拉伸至ΦImm的圆线,拉伸过程的道次加工率为10 %?25 %,拉伸的同时,在450 °C?600 V对复合棒进行0.5h?Ih的退火处理,实现对复合棒的加工硬化消除;
[0034]步骤5,对步骤4得到的圆线进行在645 °C?655 °C扩散反应热处理,处理时间为190h?210h,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。
[0035]本发明一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,采用铌质量百分比在12%?20%的CuNb薄壁管套装在铜管和阻隔层之间,然后堆垛青铜/铌六方亚组元棒和青铜插缝棒,得到复合坯锭,然后对复合坯锭进行真空封焊、热挤压、拉伸、热处理制备得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材,其具有良好的力学性能,线材测量抗拉强度在10MPa?300MPa,测量线材临界电流在190A?210A(4.2k,12T),能够满足后续先反应后绕制的磁体制备技术要求。
[0036]实施例1
[0037]步骤I,米用Cul2%Nb的薄壁管,规格Φ 132mm/Φ 10mmX 500mm,内套外径Φ 99mm/Φ 97mm X 500mm的钽管,钽管内装对边尺寸4.2mm X 500mm的青铜/银六方棒320支,铜银薄壁管外套装外径Φ 150mm/ Φ 133_X 500mm的无氧铜薄壁管,装配成复合还锭;
[0038]步骤2,采用真空电子束焊机将复合锭和Φ150πιπιΧ30mm的紫铜盖抽真空后再封焊,封焊时真空度<1.0 X 10—2Pa;
[0039]步骤3,采用3000T热挤压机对封焊后的复合坯锭进行挤压加工,挤压温度450°C,挤压后棒材直径Φ 40mm ;
[0040]步骤4,采用道次加工率为10%的冷拉伸的工艺将挤压后的复合棒拉伸至ΦImm的圆线,并在450°C下退火Ih;
[0041]步骤5,对圆线在645°C下进行190h的扩散反应热处理,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。
[0042]对线材进行力学性能和临界电流(4.2K,12T)的测试,线材的抗拉强度为150MPa,临界电流为190Α(4.2Κ,12Τ)。
[0043]实施例2
[0044]步骤I,米用Cul5%Nb的薄壁管,规格Φ 1 37mm/Φ 10mmX 500mm,内套外径Φ 99mm/Φ 97mm X 500mm的钽管,钽管内装对边尺寸3.9mm X 500mm的青铜/银六方棒370支,铜银薄壁管外套装外径Φ 150mm/ Φ 138_X 500mm的无氧铜薄壁管,装配成复合的还锭;
[0045]步骤2,采用真空电子束焊机将复合锭和Φ150πιπιΧ30mm的紫铜盖抽真空后再封焊,封焊时真空度<1.0 X 10—2Pa;
[0046]步骤3,采用3000T热挤压机进行挤压加工,挤压温度520°C,挤压后棒材直径Φ45mm;
[0047]步骤4,采用道次加工率为15%冷拉伸的工艺将挤压后的复合棒拉伸至Φ Imm的圆线,在520°C下退火Ih;
[0048]步骤5,对圆线在650°C下进行200h的扩散反应热处理,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。
[0049]对线材进行力学性能和临界电流(4.2K,12T)的测试,线材的抗拉强度为220MPa,临界电流为200A(4.2K,12T)。
[0050]实施例3
[0051 ] 步骤I,米用Cu20%Nb的薄壁管,规格Φ 142mm/Φ 10mmX 500mm,内套外径Φ 99mm/Φ 97mm X 500mm的钽管,钽管内装对边尺寸3.5mm X 500mm的青铜/银六方棒420支,铜银薄壁管外套装外径Φ 150mm/Φ 143_X500mm的无氧铜薄壁管,装配成复合的还锭,;
[0052]怒周2,采用真空电子束焊机将复合锭和Φ150πιπιΧ30mm的紫铜盖抽真空后再封焊,封焊时真空度<1.0 X 10—2Pa;
[0053]步骤3,采用3000T热挤压机进行挤压加工,挤压温度600°C,挤压后棒材直径Φ50mm;
[0054]步骤4,采用道次加工率为25%冷拉伸的工艺将挤压后的复合棒拉伸至ΦImm的圆线,在600°C下退火0.5h;
[0055]步骤5,对圆线在655°C下进行210h的扩散反应热处理,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。
[0056]对线材进行力学性能和临界电流(4.2K,12T)的测试,线材的抗拉强度为300MPa,临界电流为210Α(4.2Κ,12Τ)。
【主权项】
1.一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤: 步骤I,装配复合坯锭: 在铜铌薄壁管内套钽管,钽管内装青铜/铌六方棒,然后铜铌薄壁管外套无氧铜薄壁管,即装配得到复合坯锭; 步骤2,封焊: 采用真空电子束焊机和紫铜盖将步骤I得到的复合坯锭两端先抽真空再封焊; 步骤3,挤压、拉伸、热处理: 将封焊后的复合坯锭挤压为棒材,然后将棒材拉伸为圆线,对圆线进行扩散反应热处理,即得到CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材。2.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤I中所述铜铌薄壁管的Nb质量百分比含量为12%?20%,规格为Φ 132mm?Φ142mm/Φ100mm*L。3.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤I中所述钽管规格为Φ 99mm/ Φ 97mm*L。4.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤I中所述无氧铜薄壁管规格为Φ 150mm/ Φ 133_?Φ143_*?。5.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤I中所述青铜/银六方棒对边尺寸为3.5mm?4.2mm。6.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤I中所述钽管中装入的青铜/铌六方棒数量为320支?420支。7.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤3中所述挤压温度为450 0C?600 0C。8.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤3中所述拉伸的道次加工率为1 %?25 %。9.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤3中所述拉伸的同时对棒材进行退火处理,退火温度为450°C?600°C,退火时间为0.5h?lh010.根据权利要求1所述的一种CuNb增强青铜法铌三锡低温超导线材的制备方法,其特征在于,步骤3中所述扩散反应热处理温度为645°C?655°C,处理时间为190h?210h。
【文档编号】H01B13/00GK106057356SQ201610416528
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】郭建华, 张科, 刘建伟, 李建峰, 刘向宏, 冯勇, 张平祥
【申请人】西部超导材料科技股份有限公司
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