一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超导材料加工技术领域，具体涉及一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法。
【背景技术】
[0002]超导材料通常是将数根NbTi/Cu单芯棒材集束后填入无氧铜管中，随后加盖焊接，并通过挤压及拉伸后得到超导线材成品。传统的NbTi/Cu单芯材料生产工艺是将NbTi棒与铜管之间插入Nb片组装在一起，随后加盖焊接，并通过挤压及拉伸后得到NbTi/Cu单芯棒材。Nb片的主要作用是阻隔NbTi合金中的Ti元素与Cu元素反应，生成不均匀的瘤状物。铜超比是NbTi/Cu单芯棒材的主要技术指标，它是指铜与非铜部分的体积含量比，完成挤压后会在拉伸前将铜超比不合的区域切除。挤压开始到结束的全过程中，挤压力由大到小变化大，挤压力的变化使得模具的变形量大，挤压产品的头、尾尺寸变化较大，NbTi/Cu棒材头尾部分铜超比不均匀的区域较大，且由于挤压过程中金属的流动，挤压后得到的NbTi棒表面的Nb片也由于滑动不能完全包裹住NbTi棒的表面，也降低了 NbTi/Cu单芯棒材的成品率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法，解决了现有加工方法存在的Nb片不能完全包裹住NbTi棒的表面的问题。
[0004]本发明所采用的技术方案是:一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法，具体包括以下步骤:
[0005]步骤1:根据NbTi合金棒材尺寸选取Nb板，使用卷板机将Nb板卷成圆筒，圆筒的连接处处于搭接状态，搭接宽度为10?30mm，要求卷制好的Nb筒直径比NbTi合金棒材直径大I?5mm，Nb筒的长度比NbTi合金棒材长度长5?15mm ；
[0006]步骤2:将NbTi合金棒材沿长度方向竖直放置在铜管的底盖上，NbTi合金棒材的端面和底盖的端面对齐，将经步骤I卷制好的Nb筒均匀包裹在NbTi合金棒材表面，调整Nb筒尺寸，使两者达到紧密接触的状态；
[0007]步骤3:将无氧铜管沿包裹了 Nb筒的NbTi合金棒材上端缓慢下落套在Nb筒外面，直至完全包裹住NbTi合金棒材，并与底盖紧密配合，要求Nb筒高出铜管；将高出铜管部分的Nb筒压平，覆盖在NbTi合金棒材的端部，得到组装好的NbTi/Cu单芯锭坯，将其水平放置；
[0008]步骤4:将步骤3得到的组装好的NbTi/Cu单芯锭坯进行真空除气后加装前后铜盖进行真空焊接，然后放入热等静压设备中保压热处理，随炉冷却至50°C出炉，得到致密均匀的NbTi/Cu单芯锭坯；
[0009]步骤5:将步骤4得到的致密均匀的NbTi/Cu单芯锭坯在加热炉中加热500_700°C后用挤压机进行挤压，挤压完成后得到NbTi/Cu单芯棒材，再经过多道次拉伸后将棒材头尾铜比不合的区域切除，制得合格的NbTi/Cu单芯棒。
[0010]本发明的特点还在于，
[0011 ] 步骤4中，热处理的温度为500-700 °C，保压压强为100_150MPa，保压时间为60_180mino
[0012]本发明的有益效果是:本发明一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法，通过使用长度超过铌钛棒的Nb片，完全包裹住铌钛棒的头部，防止了 Nb片的滑动；通过采用了热等静压工艺，使铌钛棒、Nb层与铜管的结合更加紧密，使挤压前预热过程坯锭温度更加均匀，从而保证了挤压工序过程中坯锭内部棒材均匀变形，从而制备出高均匀的NbTi/Cu单芯棒材，另外挤压过程中，坯锭内部合金棒材均匀变形，挤压力也有减小，减少了金属的流动，从而增加了铜超比稳定区域的长度，采用本发明的加工方法生产的NbTi/Cu单芯棒材成品率比原有的加工方法提高2%?5%。
【附图说明】
[0013]图1是本发明组装好的NbTi/Cu单芯锭坯的结构示意图；
[0014]图2是本发明一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法与传统加工方法挤压力变化比较图。
[0015]图中，1.NbTi合金棒材，2.Nb筒，3.铜管。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0017]本发明一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法，具体包括以下步骤:
[0018]步骤1:根据NbTi合金棒材尺寸选取Nb板，使用卷板机将Nb板卷成圆筒，圆筒的连接处处于搭接状态，搭接宽度为10?30mm，要求卷制好的Nb筒直径比NbTi合金棒材直径大I?5mm，Nb筒的长度比NbTi合金棒材长度长5?15mm ；
[0019]步骤2:将NbTi合金棒材沿长度方向竖直放置在铜管的底盖上，NbTi合金棒材的端面和底盖的端面对齐，将经步骤I卷制好的Nb筒均匀包裹在NbTi合金棒材表面，调整Nb筒尺寸，使两者达到紧密接触的状态；
[0020]步骤3:将铜管沿包裹了 Nb筒的NbTi合金棒材上端缓慢下落套在Nb筒外面，直至完全包裹住NbTi合金棒材，并与底盖紧密配合，要求Nb筒高出铜管；将高出铜管部分的Nb筒压平，覆盖在NbTi合金棒材的端部，得到组装好的NbTi/Cu单芯锭坯，将其水平放置；
[0021]步骤4:将步骤3得到的NbTi/Cu单芯锭坯进行真空除气后加装前后铜盖进行真空焊接，然后放入热等静压设备中保压热处理，热处理的温度为500-700°C，保压压强为100-150MPa，保压时间为60_180min，随炉冷却至50°C出炉，得到致密均匀的NbTi/Cu单芯锭还;
[0022]步骤5:将步骤4得到的致密均匀的NbTi/Cu单芯锭坯在加热炉中加热500_700°C后用挤压机进行挤压，挤压完成后得到NbTi/Cu单芯棒材，再经过多道次拉伸后将棒材头尾铜比不合的区域切除，制得合格的NbTi/Cu单芯棒。
[0023]本发明步骤4中，热处理温度控制在500-700°C，是为了保证材料的组织状态不发生变化，使热处理温度低于α+β的相变温度；同时保证铜包套内的各组元达到冶金结合的效果。
[0024]如图1所示，经本发明制得的NbTi/Cu单芯棒，Nb片能够完全包裹住NbTi棒的表面，从而提尚了 NbTi/Cu单芯棒材的成品率。
[0025]如图2所示，采用本发明方法制得的单芯锭在挤压时的挤压力小于原有方法的单芯锭，并且挤压曲线更加平缓，说明挤压力更均匀，有利于单芯棒成品率的提高。
[0026]实施例1
[0027]选取尺寸为?100*450mm的NbTi合金棒，使用卷板机将Nb板卷成圆筒，圆筒的连接处处于搭接状态，搭接宽度为10mm，要求卷制好的Nb筒直径比NbTi合金棒材直径大Imm, Nb筒