一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复合棒、铜管、Ta棒、阻隔层进行清洗；(2)取数根青铜/Nb合金复合棒，采用密排的方式集束，中间插入Ta棒，然后和阻隔层一起装入铜管内，在其两端加上铜盖采用电子束封焊得到最终坯料；(3)将步骤(2)得到的最终坯料加热后进行挤压，得到青铜法Nb3Sn复合棒；(4)对步骤(3)得到的青铜法Nb3Sn复合棒进行反复的拉拔和中间退火，获得Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线。本发明专利技术在青铜法Nb3Sn超导线心部加入了Ta棒，在进行成相热处理后Ta芯起到了强化作用，线材的整体强度提高，线材在使用时抵抗抗洛伦兹力的能力提高，增加了线材绕制的磁体运行的稳定性。

Preparation of Ta-enhanced Nb3Sn superconductor by bronze method

【技术实现步骤摘要】
一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法
本专利技术属于超导材料加工
，涉及一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法。
技术介绍
青铜法Nb3Sn超导线材主要用来制作高场磁体，其绕制完磁体后需经过成相热处理生成Nb3Sn相，从而获得超导性能。由于Nb3Sn相是硬脆相，热处理后的青铜法Nb3Sn超导线材非常脆，使用时会受到巨大的洛伦兹力作用，线材强度不够会受外力作用Nb3Sn芯丝断裂从而导致磁体运行不稳定。因此在磁体中使用强度高的青铜法Nb3Sn超导线材能保证磁体的温度运行。
技术实现思路
针对现有技术中青铜法Nb3Sn超导线材热处理后强度较差的问题，本专利技术提供了一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，加工过程中在线材中心加入Ta芯，Ta芯在热处理后不受影响，提高了线材的整体强度。本专利技术提供了一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复合棒、铜管、Ta棒、阻隔层进行清洗；(2)取数根青铜/Nb合金复合棒，采用密排的方式集束，中间插入Ta棒，然后和阻隔层一起装入铜管内，在其两端加上铜盖采用电子束封焊得到最终坯料；(3)将步骤(2)得到的最终坯料加热后进行挤压，得到青铜法Nb3Sn复合棒；(4)对步骤(3)得到的青铜法Nb3Sn复合棒进行反复的拉拔和中间退火，获得Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线。进一步地，所述的步骤(1)青铜/Nb复合棒由青铜和Nb或Nb合金棒组成，青铜与Nb或Nb合金棒的截面积比为2.0～3.0。进一步地，所述的步骤(1)青铜/Nb复合棒由青铜和Nb或Nb合金棒组成，Nb合金棒是Ti的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ti棒，或者是Ta的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ta棒。进一步地，所述的步骤(1)青铜/Nb复合棒中Sn的质量百分比为13.5％～16.0％。进一步地，所述的步骤(1)阻隔层为Nb或者Ta。进一步地，所述的步骤(1)清洗的具体方法为：首先采用金属清洁剂去除表面油污，然后用硝酸溶液清洁青铜/Nb复合棒，硝酸溶液的体积浓度为25％～40％；铜管、Ta棒、阻隔层采用硝酸、氢氟酸和水的混合溶液清洁，混合溶液中各组分的体积浓度为：硝酸25～35％，氢氟酸15～25％，余量为水。进一步地，所述的步骤(2)Ta棒占组装后最终坯料截面积的10％～20％。进一步地，所述的步骤(2)中，电子束封焊的电流为30～100mA，真空度小于1.0×10-2Pa。进一步地，所述的步骤(3)中，加热温度为550℃～670℃，保温时间为2h～4h，挤压比为8～15。进一步地，所述步骤(4)的青铜法Nb3Sn复合棒每次拉拔的加工率为12％～25％，拉拔速度为5m/min～20m/min，拉拔的总加工率小于等于50％时进行中间退火。进一步地，所述的步骤(4)中间退火温度为400℃～620℃，保温时间为1h～3h。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，加工过程中在线材中心加入Ta芯，Ta芯在热处理后不受影响，提高了线材的整体强度。附图说明图1是本专利技术是Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线材的示意图。图1中1-青铜/Nb复合棒；2-Ta棒；3-阻隔层；4-铜管。具体实施方式下面结合附图1和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，但本专利技术的方法不限于下述实施例。本专利技术提供了一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复合棒、铜管、Ta棒、阻隔层进行清洗，清洗的具体方法为：首先采用金属清洁剂去除表面油污，然后用硝酸溶液清洁青铜/Nb复合棒，硝酸溶液的体积浓度为25％～40％；铜管、Ta棒、阻隔层采用硝酸、氢氟酸和水的混合溶液清洁，混合溶液中各组分的体积浓度为：硝酸25～35％，氢氟酸15～25％，余量为水。青铜/Nb复合棒由青铜和Nb或Nb合金棒组成，青铜与Nb或Nb合金棒的截面积比为2.0～3.0。Nb合金棒是Ti的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ti棒，或者是Ta的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ta棒。青铜/Nb复合棒中Sn的质量百分比为13.5％～16.0％。阻隔层为Nb板或者Ta板。青铜/Nb复合棒为六边形，对边宽度为2.3mm～3.8mm，长度为300mm～600m；铜管的外径为Φ110mm～Φ185mm，内径为Φ75mm～Φ150mm，长度为300mm～600m；Ta棒的直径为Φ35mm～Φ83mm，长度与青铜/Nb复合棒一致；阻隔层厚度为1.0mm～3.0mm。(2)取数根青铜/Nb合金复合棒，采用密排的方式集束，中间插入Ta棒，然后和阻隔层一起装入铜管内，在其两端加上铜盖采用电子束封焊得到最终坯料。Ta棒占组装后最终坯料截面积的10％～20％。电子束封焊的电流为30～100mA，真空度小于1.0×10-2Pa。(3)将步骤(2)得到的最终坯料加热后进行挤压，得到青铜法Nb3Sn复合棒。加热温度为550℃～670℃，保温时间为2h～4h，挤压比为8～15。(4)对步骤(3)得到的青铜法Nb3Sn复合棒进行反复的拉拔和中间退火，获得Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线。每次拉拔的加工率为12％～25％，拉拔速度为5m/min～20m/min，拉拔的总加工率小于等于50％时进行中间退火。中间退火温度为400℃～620℃，保温时间为1h～3h。实施例一：本专利技术Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法本专利技术提供了一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复合棒、铜管、Ta棒、阻隔层进行清洗，清洗的具体方法为：首先采用金属清洁剂去除表面油污，然后用硝酸溶液清洁铜管和青铜/Nb复合棒，硝酸溶液的体积浓度为30％；Ta棒、Nb阻隔层采用硝酸、氢氟酸和水的混合溶液清洁，混合溶液中各组分的体积浓度为：硝酸25％，氢氟酸15％，余量为水；青铜/Nb复合棒中Sn的质量百分比为14.5％，且含有质量百分比为0.25％的Ti元素，青铜/Nb复合棒中为Nb，青铜/Nb复合棒为六边形，对边宽度为2.5mm，青铜与Nb的体积比为2.6，长度为400m；铜管的外径为Φ120mm，内径为Φ85mm，长度为410m；Ta棒的直径为Φ38mm，长度为400mm；Nb阻隔层厚度为1.2mm。(2)取数根青铜/Nb合金复合棒，采用密排的方式集束，中间插入Ta棒，然后和阻隔层一起装入铜管内，在其两端加上铜盖采用电子束封焊得到最终坯料。电子束封焊的电流为45mA，真空度小于8.0×10-3Pa。(3)将步骤(2)得到的最终坯料加热后进行挤压，得到青铜法Nb3Sn复合棒，加热温度为580℃，保温时间为2h，挤压比为10。(4)将步骤(3)得到的青铜法Nb3Sn复合棒进行反复的拉拔和中间退火，最终成型得到Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线材，青铜法Nb3Sn复合棒每次拉拔的加工率为18％，拉拔速度为15m/min，拉拔的总加工率小于等于50％时进行中间退火。中间退火温度为480℃，保温时间为1.5h。实施例二：本专利技术Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法本专利技术提供了一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复合棒、铜管、Ta棒、阻隔层进行清洗；(2)取数根青铜/Nb合金复合棒，采用密排的方式集束，中间插入Ta棒，然后和阻隔层一起装入铜管内，在其两端加上铜盖采用电子束封焊得到最终坯料；(3)将步骤(2)得到的最终坯料加热后进行挤压，得到青铜法Nb3Sn复合棒；(4)对步骤(3)得到的青铜法Nb3Sn复合棒进行反复的拉拔和中间退火，获得Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线。

【技术特征摘要】
1.一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对青铜/Nb复合棒、铜管、Ta棒、阻隔层进行清洗；(2)取数根青铜/Nb合金复合棒，采用密排的方式集束，中间插入Ta棒，然后和阻隔层一起装入铜管内，在其两端加上铜盖采用电子束封焊得到最终坯料；(3)将步骤(2)得到的最终坯料加热后进行挤压，得到青铜法Nb3Sn复合棒；(4)对步骤(3)得到的青铜法Nb3Sn复合棒进行反复的拉拔和中间退火，获得Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线。2.如权利要求1所述的一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)青铜/Nb复合棒由青铜和Nb或Nb合金棒组成，青铜与Nb或Nb合金棒的截面积比为2.0～3.0。3.如权利要求1所述的一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)青铜/Nb复合棒由青铜和Nb或Nb合金棒组成，Nb合金棒是Ti的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ti棒，或者是Ta的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ta棒。4.如权利要求1所述的一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)青铜/Nb复合棒中Sn的质量百分比为13.5％～16.0％。5.如权利要求1所述的一种Ta增强的青铜法Nb3Sn超导线的制备方法，其特征在于，所述的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张科，侯婧，武博，王瑞龙，郭强，刘建伟，李建峰，刘向宏，冯勇，张平祥，
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