一种强化Cu-Nb复合线材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强化Cu

【技术实现步骤摘要】
一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法


[0001]本专利技术属于高性能铜基复合材料
，具体涉及一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法。

技术介绍

[0002]脉冲强磁场是实现80特斯拉以上高强磁场的主要载体，国际各大磁体研究中心近十年的研究表明，具有高强度和高电导的Cu
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Nb和Cu
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Ag复合材料是导体材料的首选。由于Cu
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Ag复合材料制备工艺复杂且制造成本较高，很难形成生产线批量化生产，而Cu
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Nb复合材料因为Nb芯丝的充分纳米化和界面强化，材料强度显著提升，已成功应用于国际上几大脉冲磁体设施。
[0003]2012年，美国国家脉冲强磁场实验室采用Cu
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Nb复合材料产生了100.7T强磁场的世界纪录，而目前我国的脉冲强磁场记录是国家脉冲磁场中心的90.6T。经过计算，想要实现100T及以上的脉冲磁场，线材抗拉强度至少要达到1.1GPa，电导率需要达到70％IACS。而采用常温集束拉拔制备的Cu
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Nb复合材料已经接近了理论加工极限，抗拉强度和电导率很难超过1GPa和65％IACS的匹配，这都给材料的制备带来了诸多难题。因此，如何有效降低材料的加工硬化，实现高强度和高电导的理想匹配是该类材料技术创新的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法。该方法对卷绕法结合多芯集束拉拔法制备的Cu
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Nb复合线材真空退火后进行重复液氮冷却和一道次拉拔加工，利用液氮冷却抑制了拉拔过程中动态回复再结晶的发生以及位错的滑移，并促进变形孪晶的生成并进一步细化晶粒，同时提高了强化Cu
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Nb复合线材的强度、塑形和电导率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0006]步骤一、将采用卷绕法结合多芯集束拉拔法制备的Cu
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Nb复合线材进行真空退火处理；
[0007]步骤二、将步骤一中经真空退火处理后的Cu
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Nb复合线材浸泡在盛有液氮的泡沫箱体中进行充分冷却，直至表面无气泡产生，然后进行一道次拉拔加工；
[0008]步骤三、将步骤二中经一道次拉拔加工的Cu
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Nb复合线材继续浸泡在盛有液氮的泡沫箱体中进行充分冷却，直至表面无气泡产生，然后继续进行一道次拉拔加工，多次重复步骤三中的充分冷却工艺和一道次拉拔加工工艺，得到强化Cu
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Nb复合线材。
[0009]本专利技术中采用卷绕法结合多芯集束拉拔法制备Cu
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Nb复合线材的具体过程参见申请号为201610369202.2的专利《一种高强度高电导率铜铌多芯复合线材的制备方法》。
[0010]本专利技术首先采用卷绕法结合多芯集束拉拔法制备的Cu
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Nb复合线材，即通常将Cu箔和Nb箔作为起始材料，充分发挥卷绕法接触面积大、起始尺寸小的特点，结合多芯集束充
分细化芯丝、形成大尺寸截面材料的优势，克服了大塑性变形加工硬化带来的芯丝充分纳米化难题，充分发掘材料强度潜能，从基础上保证了Cu
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Nb复合线材的高强特性；经真空退火处理消除Cu
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Nb复合线材的加工应力，然后浸泡在盛有液氮的泡沫箱体中进行充分冷却再进行一道次拉拔加工，并继续重复充分冷却和一道次拉拔加工过程，利用冷却有效抑制了拉拔过程中动态回复和再结晶的发生，以及位错的滑移，提高了位错的累计效率，有利于提高强化Cu
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Nb复合线材的强度，同时Cu
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Nb复合线材经充分冷却后在较低温度状态下变形，促进了变形孪晶的生成并进一步细化晶粒，有效提高了强化Cu
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Nb复合线材的塑形，而利用栾晶替代部分大角度晶界，减少了晶界对导电性能的影响，使得强化Cu
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Nb复合线材的强度和电导率均有所提高，获得高强、高导和高塑形的强化Cu
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Nb复合线材。
[0011]上述的一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述采用卷绕法结合多芯集束拉拔法制备的Cu
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Nb复合线材的直径为11.0mm～13.1mm。多芯集束制备的Cu
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Nb棒坯经多道次拉拔加工后发生加工硬化现象，需要在上述直径内进行再结晶退火处理才能进行后续工艺。
[0012]上述的一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述真空退火处理的温度为630℃～700℃，时间为3h。该真空退火处理的工艺参数保证了经集束拉拔得到的Cu
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Nb复合线材中的Nb芯丝发生再结晶，有效避免了后续加工过程中Nb芯丝发生断裂。
[0013]上述的一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述充分冷却的时间为15min，所述一道次拉拔加工的道次加工率为19％～20.5％采用的润滑剂为MoS2粉末。该充分冷却的时间使得经真空退火处理后的Cu
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Nb复合线材充分冷却，且接近液氮温度。
[0014]上述的一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述充分冷却的时间为5min～10min，所述一道次拉拔加工的道次加工率均为8％～19％。该充分冷却的时间使得经一道次拉拔加工的Cu
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Nb复合线材充分冷却，且接近液氮温度，同时该优选的一道次拉拔加工的道次加工率既可以使得Cu
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Nb复合线材更加均匀变形，又避免了拉拔过程中Cu
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Nb复合线材发生断裂，保证了强化Cu
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Nb复合线材的顺利成型。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0016]1、本专利技术对卷绕法结合多芯集束拉拔法制备的Cu
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Nb复合线材真空退火后进行反复液氮冷却和一道次拉拔加工，利用冷却抑制了拉拔过程中动态回复再结晶的发生以及位错的滑移，并促进变形孪晶的生成并进一步细化晶粒，同时提高了强化Cu
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Nb复合线材的强度、塑形和电导率。
[0017]2、与常温拉拔相比，本专利技术采用液氮冷却后拉拔细化晶粒的效果更好，且细化后晶粒尺寸更加细小，同时提高了强化Cu
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Nb复合线材的强度和塑形，实现了抗拉强度与塑性的良好匹配。
[0018]3、与常温拉拔相比，本专利技术采用液氮冷却后拉拔促进了Cu
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Nb复合线材中均匀细小的纳米孪晶的产生，显著增强了Cu
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Nb复合线材的塑性变形能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将采用卷绕法结合多芯集束拉拔法制备的Cu
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Nb复合线材进行真空退火处理；步骤二、将步骤一中经真空退火处理后的Cu
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Nb复合线材浸泡在盛有液氮的泡沫箱体中进行充分冷却，直至表面无气泡产生，然后进行一道次拉拔加工；步骤三、将步骤二中经一道次拉拔加工的Cu
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Nb复合线材继续浸泡在盛有液氮的泡沫箱体中进行充分冷却，直至表面无气泡产生，然后继续进行一道次拉拔加工，多次重复步骤三中的充分冷却工艺和一道次拉拔加工工艺，得到强化Cu
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Nb复合线材。2.根据权利要求1所述的一种强化Cu
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Nb复合线材的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小波，王鹏飞，梁明，徐晓燕，邵柏淘，李建峰，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：