专利名称：一种Cu-Nb复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及涉及一种金属基复合材料的制备方法，特别是涉及一种脉冲
高场磁体中导体材料即Cu-Nb复合材料的制备方法。
背景技术：
近年来，兼顾高强度、高电导的铜基复合材料被应用于非破坏性脉冲 强磁场领域。磁体在60T以上的高场条件运行，要求磁体绕制材料具有高 电导以减少焦耳热效应，同时需要导体材料具有高强度来承受磁体线圈受 到的巨大洛仑兹力。因此，制备导电率大于65%IACS ( International Annealed Copper Standard ;国际标准退火铜在293K时电阻率为 1.7241p^cm),材料截面面积大于5mn^时室温抗拉强度大于lGPa的高 强度、高电导的导体材料绕制磁体线圈，成为脉冲磁体领域的关键。以 Cu-Nb为代表的铜复合材料在各类导体材料中具有较高的导电率和抗拉强 度，被磁体专家一致认为是最有可能实现100T脉冲强磁场的导体材料。
目前，Cu-Nb复合材料的制备技术主要是采用原位法，其制备过程主 要是通过感应熔炼和自耗电弧熔炼工艺制备Cu-Nb合金铸锭，然后将 Cu-Nb合金锭经过热挤压，冷轧或者冷拉拔等加工，从而获得Cu-Nb微观 复合线材，其中Nb在复合材料中以细小弥散枝晶形式存在，起到非连续 强化增强作用。此制备技术由于在合金铸造过程中可能引起Cu-Nb铸锭中 Nb分布的不均匀性，造成铜基体污染，同时原位Cu-Nb微观复合线材中 非连续Nb晶须的弥散分布可能形成造成材料中非连续性的导电路径，从 而限制了材料导电率的提高，缩短了磁体应用脉宽
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，制备
周期短的Cu-Nb复合材料的制备方法，该方法可使Cu-Nb复合材料中的 Nb纤维保持连续、均匀，同时使复合材料具有高强度、高导电和性能稳 定的特点，以满足脉冲磁体的需要。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是 一种Cu-Nb复合材 料的制备方法，其特征在于该制备方法的过程为首先将Cu/Nb单芯线和 无氧Cu管在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，稀硝酸中硝酸和水的体积比 为1:2，然后将60 450根定尺的Cu/Nb单芯线装入无氧铜管中，无氧铜管 两端进行抽真空和电子東封焊，真空度达到10^Pa后经过热挤压工艺，挤 压温度为50(TC 70(TC,再通过冷拉拔工艺，道次加工率控制在15-25%范 围内，在线材矫直机上对拉拔后的Cu-Nb复合体进行矫直，然后再将Cu-Nb 复合体按定尺裁剪，整体经过酸洗后将Cu-Nb复合体重新装入新的无氧铜 管中，重复前面的加工过程，拉至细丝后，再次进行无氧铜管组装，如此 过程反复多次，从而获得Nb连续芯丝的Cu-Nb复合材料。
所述Cu-Nb复合材料中Nb的体积百分比含量为10%~40%。
所述Cu-Nb复合材料的截面直径为0.8mm 3mm。
本发明与现有技术相比具有以下优点本发明避免了 Cu-Nb合金铸造 过程可能带来的负面影响(如熔炼杂质，相分布不均匀等)，使连续Nb纤 维与Cu基体的界面层达到冶金结合状态，复合材料强度大幅提高，同时保持 了无氧铜基体的优良导电率，适合百米量级导体材料的制备，可充分满足脉 冲磁体需要，具有很大的应用潜力。
下面通过实施例，对本发明做进一步的详细描述。
具体实施例方式
本发明一种Cu-Nb复合材料的制备方法，该制备方法的过程为首先 将Cu/Nb单芯线和无氧Cu管在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，稀硝酸中 硝酸和水的体积比为l : 2，然后将60 450根定尺的Cu/Nb单芯线装入无氧铜管中，无氧铜管两端进行抽真空和电子東封焊，真空度达到10^Pa后经 过热挤压工艺，挤压温度为500。C 70(TC,再通过冷拉拔工艺，道次加工 率控制在15-25%范围内，在线材矫直机上对拉拔后的截面直径为 3mm 8mm的Cu-Nb复合体进行矫直，然后再将Cu-Nb复合体按定尺裁剪， 整体经过酸洗后将Cu-Nb复合体重新装入新的无氧铜管中，重复前面的加 工过程，拉至细丝后，再次进行无氧铜管组装，如此过程反复多次，从而 获得含有百万级甚至千万级数量的Nb连续芯丝的Cu-Nb复合材料。所述 Cu-Nb复合材料中Nb的体积百分比含量为10% 40%。
实施例1
首先将直径为06.0mm的Cu/Nb单芯线、<D65.0x8.0mm的无氧铜包套 在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，然后将61根定尺Cu/Nb单芯线装入 无氧铜管中，铜管两端进行抽真空电子東封焊，真空度达到10—3Pa，然后 经过热挤压工艺，挤压温度65(TC,挤压比ll,再通过冷拉拔工艺，其道 次加工率13%，拉至直径为06.0mm复合体，在线材矫直机上对拉拔后的 Cu-Nb复合体进行矫直，然后再将该复合体按定尺裁剪，整体经过酸洗后 将此复合体61根重新装入新的0)65.0x8.0mm铜管中，重复前面的加工过 程，拉至细丝后，再次进行包套组装，如此过程反复四次，从而获得含有 千万级数量的Nb连续芯丝的Cu-Nb复合材料，材料截面直径0>2.0,室温 抗拉强度l.lGPa，电导率大于71%IACS。
实施例2
首先将直径为O7.0mm的Cu/Nb单芯线、O80.0xl2.0mm的无氧铜包 套在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，然后将61根定尺的Cu/Nb单芯线 装入无氧铜管中，铜管两端进行抽真空电子東封焊，真空度达到10-3Pa， 然后经过热挤压工艺，挤压温度65(TC,挤压比ll,再通过冷拉拔工艺， 其道次加工率13%,拉至直径为07.0mm复合体，在线材矫直机上对拉拔 后的Cu-Nb复合体进行矫直，然后再将该复合体按定尺裁剪，整体经过酸 洗后将此复合体61根重新装入新的O80.0xl2.0mm铜管中，重复前面的加工过程，拉至细丝后，再次进行包套组装，如此过程反复四次，从而获得
含有千万级数量的Nb连续芯丝的Cu-Nb复合材料，材料截面直径O3.0, 室温抗拉强度l.OGPa，电导率大于70%IACS。 实施例3
首先将直径为0>4.6mm的Cu/Nb单芯线、O120.0xl5.0mm的无氧铜包 套在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，然后将367根定尺的Cu/Nb单芯线 装入无氧铜管中，铜管两端进行抽真空电子束封焊，真空度达到l(T3Pa, 然后经过热挤压工艺，挤压温度700。C,挤压比12,再通过冷拉拔工艺， 其道次加工率20%,拉至直径为04.6mm复合体，在线材矫直机上对拉拔 后的Cu-Nb复合体进行矫直，然后再将该复合体按定尺裁剪，整体经过酸 洗后将此复合体367根重新装入新的(D120.0xl5.0mm铜管中，重复前面的 加工过程，拉至细丝后，再次进行包套组装，如此过程反复三次，从而获 得含有千万级数量的Nb连续芯丝的Cu-Nb复合材料，材料截面直径0)3.5, 室温抗拉强度9.7GPa，电导率大于70%IACS。
权利要求
1. 一种Cu-Nb复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法的过程为首先将Cu/Nb单芯线和无氧Cu管在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，稀硝酸中硝酸和水的体积比为1∶2，然后将60～450根定尺的Cu/Nb单芯线装入无氧铜管中，无氧铜管两端进行抽真空和电子束封焊，真空度达到10-3pa后经过热挤压工艺，挤压温度为500℃～700℃，再通过冷拉拔工艺，道次加工率控制在15-25％范围内，在线材矫直机上对拉拔后的Cu-Nb复合体进行矫直，然后再将Cu-Nb复合体按定尺裁剪，整体经过酸洗后将Cu-Nb复合体重新装入新的无氧铜管中，重复前面的加工过程，拉至细丝后，再次进行无氧铜管组装，如此过程反复多次，从而获得Nb连续芯丝的Cu-Nb复合材料。
2. 根据权利要求1所述的一种Cu-Nb复合材料的制备方法，其特征 在于所述Cu-Nb复合材料中Nb的体积百分比含量为10% 40%。
3. 根据权利要求1所述的一种Cu-Nb复合材料的制备方法，其特征 在于所述Cu-Nb复合材料的截面直径为0.8mm 3mm。
全文摘要
本发明公开了一种Cu-Nb复合材料的制备方法，首先将Cu/Nb单芯线和无氧Cu管在稀硝酸中酸洗，脱水后分别烘干，然后将多根定尺的Cu/Nb单芯线装入无氧铜管中，无氧铜管两端进行抽真空和电子束封焊，经过热挤压和冷拉拔工艺，对拉拔后的Cu-Nb复合线材进行矫直、裁剪，整体经过酸洗后将Cu-Nb复合线材重新装入新的无氧铜管中，重复前面加工过程，拉至细丝后再进行无氧铜管组装，如此过程反复多次。本发明避免了Cu-Nb合金铸造过程带来的负面影响，使连续Nb纤维与Cu基体的界面层达到冶金结合状态，复合材料强度大幅提高，同时保持了无氧铜基体的优良导电率，适合百米量级导体材料的制备，可充分满足脉冲磁体需要。
文档编号C22C49/14GK101509112SQ200910021839
公开日2009年8月19日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者卢亚锋, 李成山, 明 梁, 陈自力 申请人:西北有色金属研究院