一种NbTi-CuNi-Cu超导复合线材的制备方法技术

本发明专利技术公开了NbTi-CuNi-Cu超导复合线材的制备方法，包括以下步骤：将NbTi合金棒材装入Cu管中，通过热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu单芯复合棒坯；拉伸至六角棒，得到NbTi/Cu单芯复合棒，将NbTi/Cu单芯复合棒装入铜管中，制备NbTi/Cu多芯复合棒；将NbTi/Cu单芯或多芯复合棒装入铜管中，CuNi管套在铜管外，再将另一铜管套在CuNi管外，密封铜管两端；采用热等静压方法减小铜管内部间隙，然后热挤压成NbTi-CuNi-Cu复合棒；经多次冷拉伸和时效热处理加工为需要尺寸和形状的超导复合线材。本发明专利技术降低了NbTi超导复合线材的交流损耗，同时简化生产流程，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了NbTi-CuNi-Cu超导复合线材的制备方法，包括以下步骤：将NbTi合金棒材装入Cu管中，通过热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu单芯复合棒坯；拉伸至六角棒，得到NbTi/Cu单芯复合棒，将NbTi/Cu单芯复合棒装入铜管中，制备NbTi/Cu多芯复合棒；将NbTi/Cu单芯或多芯复合棒装入铜管中，CuNi管套在铜管外，再将另一铜管套在CuNi管外，密封铜管两端；采用热等静压方法减小铜管内部间隙，然后热挤压成NbTi-CuNi-Cu复合棒；经多次冷拉伸和时效热处理加工为需要尺寸和形状的超导复合线材。本专利技术降低了NbTi超导复合线材的交流损耗，同时简化生产流程，降低生产成本。【专利说明】—种NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的制备方法
本专利技术属于超导线材制备工艺
,具体涉及一种NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的制备方法。
技术介绍
NbTi超导线材是目前应用最广泛的低温超导材料，大量应用于制造超导磁体、核磁共振仪器、大型粒子加速器、磁约束可控核聚变装置等领域。为了减小NbTi超导复合线材在交变磁场中的交流损耗、降低线材芯丝的电磁耦合效应，需要增加线材之间的接触电阻，常采用CuNi合金直接代替纯Cu作为基体材料或在纯Cu基体的超导复合线外通过连续电镀的方法加工一层纯Ni镀层，制备NbT1-CuNi或NbT1-Cu-Ni超导复合线。虽然CuNi合金具有相对较高的电阻率，但其冷加工性能较差，加工硬化相对严重，不适用于大变形量的冷拉伸加工，需要降低道次加工量，生产效率低，生产过程需要退火以消除加工硬化，增加了生产周期；而镀Ni成本高，且良好的镀层一般只能达到几个微米，后续导体制备和磁体绕制过程镀层容易损伤，并且超导线材制作接头时需要将Ni镀层采用化学法去除，但不能破坏Cu基体材料，流程操作繁琐，电镀生产过程也存在环境污染问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的制备方法，降低了NbTi超导复合线材的交流损耗，同时简化生产流程，降低生产成本。本专利技术所采用的技术方案是:一种NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的制备方法，具体包括以下步骤:步骤1:取清洗干净的NbTi合金棒材以及Cu管,然后将NbTi合金棒材装入Cu管中，通过热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu单芯复合棒坯；步骤2:将步骤I获得的NbTi/Cu单芯复合棒坯通过冷拔拉伸为六角棒，道次加工率10% -25%，矫直后定尺切断，得到NbTi/Cu单芯复合棒；将得到的NbTi/Cu单芯复合棒再装入Cu管中，通过步骤I中热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu多芯复合棒坯，将NbTi/Cu多芯复合棒坯通过冷拔拉伸为六角棒，道次加工率10% -25%，矫直后定尺切断，得到NbTi/Cu多芯复合棒；步骤3:取Φ 100-300mm的A、B两种铜管，以及CuNi管，将步骤2得到的NbTi/Cu单芯复合棒或NbTi/Cu多芯复合棒采取六方密排方式，装入A铜管中，A铜管与NbTi/Cu单芯复合棒或NbTi/Cu多芯复合棒之间的间隙采用Cu棒填充；然后将CuNi管套在A铜管外，B铜管套在CuNi管外；使用铜盖密封B铜管两端，并采用真空电子束焊接的方式，将其封焊在B铜管上，得到NbT1-CuN1-Cu复合锭坯；步骤4:采用热等静压方法减小B铜管内部间隙，然后采用热挤压方式将步骤3得到的NbT1-CuN1-Cu复合锭坯挤压成NbT1-CuN1-Cu复合棒；步骤5:采用多次冷拉伸和时效热处理交叉进行的方式对步骤4得到的NbT1-CuN1-Cu复合棒进行加工，道次加工率8% -30%，最终加工为需要的尺寸和形状，得到NbT1-CuN1-Cu超导复合线材。本专利技术的特点还在于，步骤I中NbTi合金棒材中Ti的质量百分比含量为45% -50%,NbTi合金棒材的直径为Φ20-250πιπι，Cu管壁厚为NbTi合金棒材直径的1/20-1/5。步骤I中在NbTi合金棒材与Cu管之间添加清洗干净的Nb筒，Nb筒厚度为NbTi合金棒材直径的1/350-1/70。步骤I采用热挤压时，加工前Cu管两端需要采用铜盖真空封焊。步骤3中A铜管的外径小于B铜管的内径，CuNi管的内径大于A铜管的外径且小于B铜管的内径。步骤3中CuNi管Ni的质量百分比含量为5 % -35 %。步骤4中热等静压的温度控制在500°C -700°C，炉室压强100_150MPa，保温保压1-4小时。步骤4热挤压的预热温度控制在500°C -700°C，保温1_2小时，挤压比5_15。步骤5时效热处理的温度为350°C _450°C，热处理次数3_6次，热处理总时间40-300h。步骤5中NbT1-CuN1-Cu复合棒的加工形状为圆形或扁带形。本专利技术的有益效果是:本专利技术一种NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的制备方法，基体材料中使用CuNi层代替表面镀Ni的方法，显著降低了生产成本，线材表面的纯Cu层既有利于热挤压和冷拉伸加工，又有便于后续超导接头的焊接；CuNi层的厚度以及NbTi芯丝数量和芯丝直径可根据性能要求调整，这样可以根据不同需要，制备不同结构的NbTi多芯超导复合线材，既降低了成本，又能满足不同应用场合的需要，且制备的NbT1-CuN1-Cu超导复合线材具有高临界电流密度和低交流损耗的特点。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例1制备得到的NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的横截面电镜照片。【具体实施方式】下面结合【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种NbT1-CuN1-Cu超导复合线材的制备方法，具体包括以下步骤:步骤1:取清洗干净的直径为Φ20-250πιπι的NbTi合金棒材以及Cu管，NbTi合金棒材中Ti的质量百分比含量为45%-50%，Cu管壁厚为NbTi合金棒材直径的1/20-1/5，然后将NbTi合金棒材装入Cu管中，可以根据成品线材性能要求在NbTi合金棒材与Cu管之间添加清洗干净的Nb筒，Nb筒厚度为NbTi合金棒材直径的1/350-1/70，通过热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu单芯复合棒坯，采用热挤压时，加工前Cu管两端需要采用铜盖真空封焊；步骤2:将步骤I获得的NbTi/Cu单芯复合棒坯通过冷拔拉伸为六角棒，道次加工率10% -25%，矫直后定尺切断，得到NbTi/Cu单芯复合棒；将得到的NbTi/Cu单芯复合棒再装入Cu管中，通过步骤I中热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu多芯复合棒坯，将NbTi/Cu多芯复合棒坯通过冷拔拉伸为六角棒，道次加工率10% -25%，矫直后定尺切断，得到NbTi/Cu多芯复合棒；步骤3:取Φ 100-300mm的A、B两种铜管，以及Ni质量百分比含量为5 % -35 %的CuNi管，其中A铜管的外径小于B铜管的内径，CuNi管的内径大于A铜管的外径且小于B铜管的内径，将步骤2得到的NbTi/Cu单芯复合棒或NbTi/Cu多芯复合棒采取六方密排方式，装入A铜管中，A铜管与NbTi/Cu单芯复合棒或NbTi/Cu多芯复合棒之间的间隙采用Cu棒填充；然后将CuNi管套在A铜管外，B铜管套在CuNi管外；使用铜盖密封B铜管两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NbTi‑CuNi‑Cu超导复合线材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：取清洗干净的NbTi合金棒材以及Cu管，然后将NbTi合金棒材装入Cu管中，通过热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu单芯复合棒坯；步骤2：将所述步骤1获得的NbTi/Cu单芯复合棒坯通过冷拔拉伸为六角棒，道次加工率10％‑25％，矫直后定尺切断，得到NbTi/Cu单芯复合棒；将得到的NbTi/Cu单芯复合棒再装入Cu管中，通过所述步骤1中热挤压或套管拉伸的方法获得NbTi/Cu多芯复合棒坯，将NbTi/Cu多芯复合棒坯通过冷拔拉伸为六角棒，道次加工率10％‑25％，矫直后定尺切断，得到NbTi/Cu多芯复合棒；步骤3：取Φ100‑300mm的A、B两种铜管，以及CuNi管，将所述步骤2得到的NbTi/Cu单芯复合棒或NbTi/Cu多芯复合棒采取六方密排方式，装入A铜管中，A铜管与NbTi/Cu单芯复合棒或NbTi/Cu多芯复合棒之间的间隙采用Cu棒填充；然后将CuNi管套在A铜管外，B铜管套在CuNi管外；使用铜盖密封B铜管两端，并采用真空电子束焊接的方式，将其封焊在B铜管上，得到NbTi‑CuNi‑Cu复合锭坯；步骤4：采用热等静压方法减小B铜管内部间隙，然后采用热挤压方式将所述步骤3得到的NbTi‑CuNi‑Cu复合锭坯挤压成NbTi‑CuNi‑Cu复合棒；步骤5：采用多次冷拉伸和时效热处理交叉进行的方式对所述步骤4得到的NbTi‑CuNi‑Cu复合棒进行加工，道次加工率8％‑30％，最终加工为需要的尺寸和形状，得到NbTi‑CuNi‑Cu超导复合线材。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维涛，李建峰，严凌霄，侯婧，高慧贤，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61