一种超导钽棒的锻造方法技术

本发明专利技术涉及一种超导钽棒的锻造方法，其特点是，包括如下步骤：(1)取超导专用钽锭作为原料，在150～180℃预热，保温20～40分钟，然后将已加热的钽锭取出，在表面均匀涂上抗氧化涂层，涂覆厚度2～3mm，之后自然晾干；然后加热，加热温度450～500℃，保温时间210～240分钟后取出；(2)第一次径向墩粗，第一次径向拔长；(3)第二次径向墩粗，第二次径向拔长；(4)第三次径向墩粗，停止锻造，空冷5～10分钟降温，第三次径向拔长即可。本发明专利技术的方法通过对超导产品用钽铸锭进行锻造加工，配合合适的热锻造加热工艺，从而得到晶粒度等级及横截面组织均匀性满足前期组织准备要求的组织。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
目前在电磁应用的超导体领域几乎都为NbTi合金和Nb3Sn复合物构成，NbTi及 Nb3Sn超导体主要应用分类为强电应用、弱电应用和强磁场及磁屏蔽应用。强电应用主要是在多芯超导复合线制备超导电缆用于电能输送，此技术方法对于电能输送过程中的能量损失降低具有划时代意义，还有超导储能及超导发电应用。超导用钽棒是生产多芯超导复 合线材的关键和重要组件，其主要用作挤压复合组件中的内衬支撑体。多芯超导线材内衬钽芯支撑体的变形均匀性对终端产品来说非常重要，这取决于内衬钽支撑体的晶粒等级范围及棒材横断面平均晶粒尺寸波动范围，在晶粒越细小越均匀，钽芯支撑体的变形就越规则，加工到细径超导线材后横截面的内衬钽芯支撑体呈现越为完美的圆形截面。现有技术主要采用热锻造加工，每道次加工率较低，总加工率也较低，通过此锻造工艺所得到的锻造坯料铸造态组织破碎程度低，内部不良组织消除不彻底，导致后续超导线加工过程中内衬钽支撑体发生不规则变形，出现挤占超导线体团絮位置，影响超导性能及出现断线等质量问题，是高成本超导线材生产中不能够接受的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，能够明显改善铸造态组织的不均匀程度同时对材料起到细晶强化作用。，其特别之处在于，包括如下步骤(I)取外圆直径≤φ 150mm，化学成分Ta≤99. 95%的超导专用钽锭作为原料，在 150 180°C预热，保温20 40分钟，然后将已加热的钽锭取出，在表面均匀涂上抗氧化涂层，涂覆厚度2 3mm，之后自然晾干；然后加热，加热温度450 500°C，保温时间210 240分钟后取出；(2)第一次径向墩粗，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在32% 42%，500Kg≤单锤重量≤750Kg，450°C≤温度≤6000C ;第一次径向拔长，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在34% 40.8%，500Kg≤单锤重量≤750Kg，450°C≤温度≤600°C ；(3)第二次径向墩粗，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在32% 42%，500Kg≤单锤重量≤750Kg，450°C≤温度≤6000C ;第二次径向拔长，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在34% 40.8%，500Kg≤单锤重量≤750Kg，450°C≤温度≤600°C ；(4)第三次径向墩粗，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在32% 42%，500Kg≤单锤重量≤750Kg，450°C≤温度≤600°C，停止锻造，空冷5 10分钟降温；第三次径向拔长， 热锻，电液落锤锻造，加工率控制在34% 40. 8%,500Kg≤单锤重量≤750Kg，450°C≤温度< 600°C即可。步骤⑴中抗氧化涂层配比为低温玻璃粉水玻璃水=IKg 2升O. 5升， 使用前按比例均匀搅拌混合后使用毛刷均匀的在热铸锭外表面进行涂装。步骤⑴中预热和加热是在箱式电阻炉中进行。步骤(4)之后还要找圆，表面无刻痕、台阶等影响后续加工缺陷，尺寸正公差2_， 通根尺寸均匀，表面光滑即合格。本专利技术的锻造方法所要加工的产品为超导线材芯部内衬钽支撑体的锻造坯料，通过对超导产品用钽铸锭进行锻造加工，配合合适的热锻造加热工艺，从而得到晶粒度等级及横截面组织均匀性满足前期组织准备要求的组织。本专利技术方法通过对铸锭径向大加工率加工使得中部及心部的柱状晶区得到充分破碎，增加铸锭中心部的柱状晶区金属向圆周方向流动的程度，在通过铸锭外圆周向面接触方式下的均匀受力，使得流动鼓出部分柱状晶组织向横向心部及径向两端进一步流动，从而明显改善铸造态组织的不均匀程度，反复进行以上锻造加工循环，消除组铸淀铸造态的枝晶、晶带、非等轴晶及粗晶等不良组织的存在。而且同时对材料起到细晶强化作用，并对后续加工得到横向截面整体平均晶粒尺寸波动范围在±5 μ m范围内及超导线材生产芯部内衬钽支撑体不发生不规则变形，且横向截面呈现完美圆形做好前期组织准备。附图说明附图I为采用
技术介绍
中的方法锻造的钽棒组织照片；附图2为采用本专利技术方法锻造的钽棒组织照片。具体实施例方式实施例I :(I)铸锭(外圆直径X长度)Φ 153 X 250mm，铸锭化学成分满足表I所示表I :超导钽铌化学成分表不大于，Wt%本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导钽棒的锻造方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)取外圆直径之φ150mm，化学成分Ta ≤ 99. 95 %的超导专用钽锭作为原料,在150 180°C预热，保温20 40分钟，然后将已加热的钽锭取出，在表面均匀涂上抗氧化涂层，涂覆厚度2 3mm，之后自然晾干；然后加热，加热温度450 500°C，保温时间210 240分钟后取出； (2)第一次径向墩粗，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在32% 42%，500Kg ≤ 单锤重量 ≤ 750Kg，450° ≤ 温度 ≤ 6000C ;第一次径向拔长，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在34% 40. 8%,500Kg ≤ 单锤重量 ≤ 750Kg，450°C ≤ 温度 ≤ 600°C ； (3)第二次径向墩粗，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在32% 42%，500Kg ≤ 单锤重量 ≤ 750Kg，450°C ≤ 温度 ≤ 6000C ;第二次径向拔长，热锻，电液落锤锻造，加工率控制在34% 40. 8%,...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，李桂鹏，汪凯，同磊，李积贤，谢新普，
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：