高RRR值高纯铌材的加工方法及射频超导腔用铌材技术

一种高RRR值高纯铌材的加工方法及射频超导腔用铌材，包括锭材锻造，坯料锯切，坯料表面机加工，坯料酸洗，坯料热处理，坯料开坯，板坯修料、酸洗，板坯成轧，成品下料、抛磨、酸洗，成品热处理，成品剪切及一次精抛，成品酸洗步骤，通过本发明专利技术的加工方法，使成品板材晶粒尺寸保持在4.5～5.5级之间，均匀性良好；机械性能均满足要求，横纵向差异控制在15%以内，其中抗拉、屈服控制在10%以内，延伸率控制在10%以内；RRR值控制在300以上；气体元素含量均能满足要求；而且提高了产品直收率，能够大幅度降低制造商的制造成本，可以大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
高RRR值高纯铌材的加工方法及射频超导腔用铌材
本专利技术涉及铌材加工
，尤其涉及一种高RRR值高纯铌材的加工方法及射频超导腔用铌材。
技术介绍
铌是用来制作超导加速谐振腔最好的金属。过去、现在、处于开发或安装阶段以及未来的项目有：KEK的TRISTAN环形存储器；CERN的LEP环形存储器；DESY的HERA电子—质子环形存储器；Jefferson实验室的CEBAF；TESLA测试装置TTF；分裂中子源(SNS)；用于产生强粒子束的超导加速谐振腔(Cornell大学)；未来的TESLA项目；装有超导谐振器的同步加速器光源；装有超导线性加速器的自由电子激光器；用于核废料转化和产生中子的质子加速器；稀有同位素加速器。超导铌板(RRR≥300)主要用来制作射频超导直线加速器用谐振腔，是加速器工程的核心部件。谐振腔多为压力容器，其成型过程多涉及压力成型过程，就对超导铌板要求较多性能要求。现有技术的主要缺点是：成品板材RRR不能达到300以上；晶粒尺寸不均匀，存在较大尺寸晶粒；气体元素不能达到相应要求；机械性能中的横纵向差异超过10％，应变硬化系数n＜0.3，产品直收率低，基本在50％左右。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种高RRR值高纯铌材的加工方法。还有必要提供一种射频超导腔用铌材。一种高RRR值高纯铌材的加工方法，该高RRR值高纯铌材的加工方法包括以下步骤：(1)锭材锻造：选取经过电子束熔炼得到的超导铌铸锭，并将选取好的超导铌铸锭在≤100℃的温度条件下进行锻造，从而得到坯料；(2)坯料锯切：将步骤(1)中制得的坯料，沿坯料的长度方向上按照规定长度L1等距锯切，其中长度L1的计算方式为S表示成品重量，δ1表示锻造后坯料的厚度，B1锻造后的坯料宽度，ρ表示铌材密度，L1、δ1、B1单位为mm，S的单位为Kg,Z为产品成材率；(3)坯料表面机加工：将步骤(2)中得到的坯料先通过车床对坯料表面进行车削，然后再通过铣床对锻造后的坯料宽度方向的侧边进行铣削；(4)坯料酸洗：将步骤(4)中经过表面机加工过的坯料放入到酸液当中进行酸洗，酸洗时间5～10分钟；(5)坯料热处理：将步骤(4)中经过酸洗后的坯料取出，并进行水洗处理后，将坯料上的液体擦拭，然后进行去应力退火；(6)坯料开坯：将步骤(5)中热处理后的坯料沿坯料的长边方向轧制3～5道次，然后调转90°，将坯料宽度轧制至(B3+20)mm，然后再换向90°,将坯料厚度轧制至(N×δ3)mm，其中，B3是成品板材的宽度，单位为mm，N是引入系数，N的数值范围为2.0～3.0；(7)板坯修料、酸洗：将步骤(6)中的得到的坯料通过角磨机和砂带机修除板坯表面缺陷，再将修整的坯料再次放入到酸液当中进行酸洗处理，酸洗时间5～10分钟；(8)板坯成轧：将步骤(7)中经过酸洗后的坯料沿坯料的短边方向进行轧制，将坯料的厚度轧制到(δ3+0.5)mm，其中δ3是产品板材的厚度，单位为mm；(9)成品下料、抛磨、酸洗：将步骤(8)中经过轧制后的板坯通过剪板机预剪切一定规格尺寸后，使用砂带机抛磨板材，再将抛磨后的板材再次放入到酸液当中进行酸洗处理，酸洗时间5～10分钟；(10)成品热处理：将步骤(9)中酸洗后的板材取出，并进行水洗处理后，将坯料上的液体擦拭，再将板材进行退火处理；(11)成品剪切及一次精抛：将步骤(10)中经过退火处理后的板材通过剪板机见切除成品板材尺寸，再使用砂带机将板材抛磨，单边厚度去除量至少为0.05mm；(12)成品酸洗：将步骤(11)中抛磨过的板材放入到酸液当中进行酸洗处理，酸洗时间5～10秒，然后将酸洗处理后的板材取出，并进行水洗处理，最终将板材上的液体擦拭，从而制得成品铌材。一种利用上述高RRR值高纯铌材的加工方法制备而成的射频超导腔用铌材。本专利技术采用上述技术方案，其有益效果在于：(1)通过本专利技术合理的锻造工艺，将大直径铸锭单个晶粒尺寸200mm以上的晶粒破碎，并通过打方、摔圆提升锭材径向方向的性能，提升各向同性；通过两次退火之间90％以上的大轧制加工率再一次充分破碎晶粒，增大屈强差，再通过计算横向加工率和三次换向法使横纵向性能趋于一致并优化；通过热处理工艺，控制晶粒长大的速度、大小，并使晶粒均匀化，提升各向同性，减少机械性能中的横纵向差异，通过真空退火减少了板材的气体元素，使RRR值有效提升；通过控制表面处理工艺，去除了板材表面硬化层及污染物，很大程度上减少了气体元素的带入，提升了RRR值，并在一定程度减小了材料表面硬度；通过辅助参数的控制，减小气体元素的带入，提升RRR值。可以广泛用于制作射频超导直线加速器用谐振腔。(2)使板材90％的晶粒尺寸保持在4.5～5.5级之间，均匀性好；机械性能均满足要求，并且横纵向差异控制在10％以内，其中抗拉、屈服控制在10％以内，延伸率控制在15％以内；RRR值控制在300以上；气体元素含量均能满足要求。(3)成本低廉：通过合理的锻造工艺，铣削侧边缺陷，三次换向，性能稳定的同时减少了表面与侧边缺陷，从而提高产品直收率，能够大幅度降低制造商的制造成本，可以大批量生产，所以这种工艺具有很大的市场推广价值与保护价值。具体实施方式合格铌板的具体参数如下：1、组织性能·≥95％再结晶，存在均匀尺寸和等轴晶粒·晶粒尺寸主要集中在ASTM#5(0.064mm)·没有大于ASTM#3(0.127mm)的晶粒·不存在多晶结构。2、机械性能最终成品在室温(293K)下，应当符合下表机械性能要求:项目标准要求屈服强度，Rp0.2(MPa)40≤Rp0.2≤100抗拉强度，Rm(MPa)Rm≥140延伸率，A(％)≥30％应变硬化系数n≥0.3硬度HV(载荷10N)≤60屈服强度，抗拉强度和延伸率应当沿铌盘的纵向(轧制方向)和横向(垂直于轧制方向)测量，使用10-3/秒应变速率，且横纵向差值不应当超过10％(具体计算方法为：横纵向差值＝(大值-小值)/小值)。3、电性能RRR残余电阻率(RRR)≥300的材料值要求4、化学成份要求铌300的熔解间隙元素含量应符合以下要求：元素最大含量(重量)C10ppmO10ppmN10ppmH2ppm实施例1本专利技术实施例提供了一种高RRR值高纯铌材的加工方法，该高RRR值高纯铌材的加工方法包括以下步骤：(1)RRR300超导铌铸锭经过电子束熔炼得到，超导铌铸锭的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高RRR值高纯铌材的加工方法，其特征在于：该高RRR值高纯铌材的加工方法包括以下步骤：/n(1)锭材锻造：选取经过电子束熔炼得到的超导铌铸锭，并将选取好的超导铌铸锭在90～100℃的温度条件下进行锻造，从而得到坯料；/n(2)坯料锯切：将步骤(1)中制得的坯料，沿坯料的长度方向上按照规定长度L1等距锯切，其中长度L1的计算方式为

【技术特征摘要】
1.一种高RRR值高纯铌材的加工方法，其特征在于：该高RRR值高纯铌材的加工方法包括以下步骤：
(1)锭材锻造：选取经过电子束熔炼得到的超导铌铸锭，并将选取好的超导铌铸锭在90～100℃的温度条件下进行锻造，从而得到坯料；
(2)坯料锯切：将步骤(1)中制得的坯料，沿坯料的长度方向上按照规定长度L1等距锯切，其中长度L1的计算方式为S表示成品重量，δ1表示锻造后坯料的厚度，B1锻造后的坯料宽度，ρ表示铌材密度，L1、δ1、B1单位为mm，S的单位为Kg,Z为产品成材率；
(3)坯料表面机加工：将步骤(2)中得到的坯料先通过车床对坯料表面进行车削，然后再通过铣床对锻造后的坯料宽度方向的侧边进行铣削；
(4)坯料酸洗：将步骤(4)中经过表面机加工过的坯料放入到酸液当中进行酸洗，酸洗时间5～10分钟；
(5)坯料热处理：将步骤(4)中经过酸洗后的坯料取出，并进行水洗处理后，将坯料上的液体擦拭，然后进行去应力退火；
(6)坯料开坯：将步骤(5)中热处理后的坯料沿坯料的长边方向轧制3～5道次，然后调转90°，将坯料宽度轧制至(B3+20)mm，然后再换向90°,将坯料厚度轧制至(N×δ3)mm，其中，B3是成品板材的宽度，单位为mm，N是引入系数，N的数值范围为2.0～3.0；
(7)板坯修料、酸洗：将步骤(6)中的得到的坯料通过角磨机和砂带机修除板坯表面缺陷，再将修整的坯料再次放入到酸液当中进行酸洗处理，酸洗时间5～10分钟；
(8)板坯成轧：将步骤(7)中经过酸洗后的坯料沿坯料的短边方向进行轧制，将坯料的厚度轧制到(δ3+0.5)mm，其中δ3是产品板材的厚度，单位为mm；
(9)成品下料、抛磨、酸洗：将步骤(8)中经过轧制后的板坯通过剪板机预剪切一定规格尺寸后，使用砂带机抛磨板材，再将抛磨后的板材再次放入到酸液当中进行酸洗处理，酸洗时间5～10分钟；
(10)成品热处理：将步骤(9)中酸洗后的板材取出，并进行水洗处理后，将坯料上的液体擦拭，再将板材进行退火处理；
(11)成品剪切及一次精抛：将步骤(10)中经过退火处理后的板材通过剪板机见切除成品板材尺寸，再使用砂带机将板材抛磨，单边厚度去除量至少为0.05mm；
(12)成品酸洗：将步骤(11)中抛磨过的板材放入到酸液当中进行酸洗处理，酸洗时间5～10秒，然后将酸洗处理后的板材取出，并进行水洗处理，最终将板材上的液体擦拭，从而制得成品铌材。


2.根据权利要求1所述的高RR...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，邵杰，张亚军，张九海，李兆博，杜领会，李积贤，马小文，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64