【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超导材料，公开了一种锡钛合金锭及其制备方法、装置与应用。
技术介绍
1、内锡法nb3sn超导线材制备过程通常是将无氧铜锭沿长度方向钻若干通孔，通孔内插入nb棒，两端加铜盖封焊，挤压定尺截断得到cunb复合棒，对cunb复合棒进行深孔钻，然后将sn棒或锡钛合金棒插入cunb复合棒的中心钻孔中，按照最密排布装入包含阻隔层的无氧铜管中构成nb3sn前驱体线材最终坯料，然后对最终坯料进行拉拔和辊轧，将nb3sn超导线材加工至所需直径，最后对线材进行热处理，让各亚组元中心的sn元素与亚组元内nb芯丝反应生成nb3sn超导相。然而，目前的锡钛合金棒内部的晶粒普遍偏大，制得锡钛合金锭的顶部、底部和边部气泡含量过多，增加了后续拉拔过程中的断线风险，严重影响了nb3sn超导线材的临界电流密度。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题：提供一种锡钛合金锭的制备方法，提高锡钛合金锭成分均匀性、组织均匀性，提高nb3sn超导线材的临界电流密度。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种锡钛合金锭及其制备方法、装置与应用。
3、一方面，本专利技术涉及一种锡钛合金锭的制备方法，其包括：将锡块和钛粉混合后，依次进行第一阶段加热、第二阶段加热、第三阶段降温和第四阶段加热；
4、所述第一阶段加热为加热至400～500℃，保温1～2h；所述第二阶段加热为加热至1350～1700℃，保温1～2h；所述第三阶段降温为降温至800～900℃，保温0.5～1h；所述
5、所述第一阶段加热和所述第二阶段加热时，施加第一旋转磁场；所述第三阶段降温时，停止所述第一旋转磁场，施加旋转方向与所述第一旋转磁场相反的第二旋转磁场；所述第四阶段加热时，停止所述第二旋转磁场，施加所述第一旋转磁场；
6、所述第一阶段加热结束后，使锡钛合金液负载10a～20a电流，直至所述第二阶段加热结束；所述第三阶段降温加热结束后，使锡钛合金液负载10a～20a电流，直至所述第四阶段加热结束。
7、进一步地，在本专利技术提供的锡钛合金锭的制备方法中，所述锡块和钛粉的质量比为90～99:1～10。
8、进一步地，在本专利技术提供的锡钛合金锭的制备方法中，所述第二旋转磁场的强度高于所述第一旋转磁场，所述第二旋转磁场的旋转速度高于所述第一旋转磁场。
9、进一步地，在本专利技术提供的锡钛合金锭的制备方法中，所述第一旋转磁场的强度为1t～3t，所述第一旋转磁场的旋转速度为50r/min～100r/min。
10、进一步地，在本专利技术提供的锡钛合金锭的制备方法中，所述第二旋转磁场的旋转速度为2t～5t，所述第二旋转磁场的旋转速度为80r/min～150r/min。
11、另一方面，本专利技术涉及一种锡钛合金锭，其采用上述的制备方法制得。
12、另一方面，本专利技术涉及一种超导线材，所述超导线材的制备原料包括上述的锡钛合金锭。
13、另一方面，本专利技术涉及上述的制备方法在减少超导线材制备时断线次数中的应用。
14、另一方面，本专利技术涉及一种用于制备上述的锡钛合金锭的装置，其包括真空熔炼炉、圆环滑动轨道、无液氦超导磁体和电源；
15、所述圆环滑动轨道位于所述真空熔炼炉外部，所述无液氦超导磁体位于圆环滑动轨道上，所述电源与所述真空熔炼炉通过导线连接。
16、进一步地，在本专利技术提供的用于锡钛合金锭制备的装置中，还包括制冷系统，所述制冷系统通过传热结构与所述无液氦超导磁体中的超导线圈组连接。
17、与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具备以下有益效果或优点：
18、本专利技术提供了一种锡钛合金锭的制备方法，其采用转动强背景磁场使浇铸模具内锡钛合金液旋转运动，由此实现提高锡钛合金锭成分均匀性、组织均匀性，同时实现减少合金锭顶部、底部和边部气泡含量，因此后续减少铸锭后续需要车削部分。
19、本专利技术提供了一种锡钛合金锭的制备方法，其采用短时降温，使得钛脱离熔融态，产生少量具有脆性特点的金属间化合物，可对锡钛合金液进行超细破碎，有利于扩大各个组分的接触面积，实现充分地混合。本专利技术提供了一种锡钛合金锭的制备方法，其采用磁场方向变化，配合短时降温，有利于其成分均匀性更高，避免了钛的偏析或富集。
20、本专利技术通过短时降温、磁场强度、磁场方向变化，各个步骤协同增效，使得锡钛合金锭合金熔炼过程中合金液转动，使其成分均匀性更高，合金液中的气体更加充分的被排出，达到了提高超导线材性能，减少超导线材加工时断线次数的目的。
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1.一种锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，包括：将锡块和钛粉混合后，依次进行第一阶段加热、第二阶段加热、第三阶段降温和第四阶段加热；
2.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述锡块和钛粉的质量比为90～99:1～10。
3.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述第二旋转磁场的强度高于所述第一旋转磁场，所述第二旋转磁场的旋转速度高于所述第一旋转磁场。
4.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述第一旋转磁场的强度为1T～3T，所述第一旋转磁场的旋转速度为50r/min～100r/min。
5.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述第二旋转磁场的旋转速度为2T～5T，所述第二旋转磁场的旋转速度为80r/min～150r/min。
6.一种锡钛合金锭，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的制备方法制得。
7.一种超导线材，其特征在于，所述超导线材的制备原料包括权利要求6所述的锡钛合金锭。
8.权利要求1～5任一项所述的制备
9.一种用于制备权利要求7所述的锡钛合金锭的装置，其特征在于，包括真空熔炼炉、圆环滑动轨道、无液氦超导磁体和电源；
10.根据权利要求9所述的用于锡钛合金锭制备的装置，其特征在于，还包括制冷系统，所述制冷系统通过传热结构与所述无液氦超导磁体中的超导线圈组连接。
...【技术特征摘要】
1.一种锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，包括：将锡块和钛粉混合后，依次进行第一阶段加热、第二阶段加热、第三阶段降温和第四阶段加热；
2.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述锡块和钛粉的质量比为90～99:1～10。
3.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述第二旋转磁场的强度高于所述第一旋转磁场，所述第二旋转磁场的旋转速度高于所述第一旋转磁场。
4.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述第一旋转磁场的强度为1t～3t，所述第一旋转磁场的旋转速度为50r/min～100r/min。
5.根据权利要求1所述的锡钛合金锭的制备方法，其特征在于，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：史一功，郭强，寇宏超，陈建亚，韩光宇，武博，刘向宏，冯勇，张平祥，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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