[发明专利]一种制备青铜法Nb3Sn超导线材的方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种制备青铜法Nb₃Sn超导线 材的方法。

背景技术

Nb₃Sn超导材料由于在10T以上高场条件下具有高的临界电流密度，成 为目前高场磁体制造关键的材料，在实用化超导材料中具有重要的地位。青 铜法由于其加工性能优良而作为较为成熟的Nb₃Sn超导线材的生产方法被 广泛采用。Nb₃Sn超导线材的重要性能指标就是单根线材长度、非铜区临界 电流密度和磁滞损耗，而线材设计和加工工艺是其中的关键技术。在传统的 青铜法制备Nb₃Sn超导线材中，采用六方亚组元集束后放入圆形铜套中，并 采用圆形青铜插棒填充六方亚组元与圆形铜套的空隙。由于空隙属于不规则 形状，因此圆形插棒并不能将圆形铜套内部的空隙填满，需要采用热等静压 技术(即将坯料内部压实，使得挤压时内部芯丝和阻隔层变形均匀)将封焊 后的圆形铜套压实后挤压，最后拉伸至成品。并且，圆形青铜插棒的填充并 不均匀，会造成最终线材内部的芯丝和阻隔层分布不均匀，导致线材性能不 高。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备青铜法Nb₃Sn超导线材的方法，制备出来 的线材内部芯丝和阻隔层的分布均匀，并省去了热等静压的过程，减少了加 工流程。

本发明所采用的技术方案是，一种制备青铜法Nb₃Sn超导线材的方法， 按以下步骤进行：

步骤1，

取直径为Φ100-Φ150mm高锡青铜管、青铜六方管、Nb或Nb合金棒、 以及多种形状的异型青铜插棒，清洗干净；在高锡青铜管中填入青铜六方管， 将Nb或Nb合金棒分别插入青铜六方管中，用异型青铜插棒填充入高锡青 铜管内青铜六方管之间的空隙，得到一次坯料；

步骤2，

将步骤1组装好的一次坯料的两端用铜盖焊接盖封，焊接电流为 35-50mA，焊接真空度＜10^-3Pa；

步骤3，

将步骤2封焊后的坯料在520-650℃下保温60-120min后进行挤压，获 得多芯青铜/Nb复合棒，或多芯青铜/Nb合金复合棒，挤压比为7-15；

步骤4，

将步骤3挤压后的多芯青铜/Nb复合棒，或多芯青铜/Nb合金复合棒去 掉头尾、清洗，然后进行反复拉伸、退火，退火温度为420-520℃，道次加 工率在20-30％，得到六方青铜/Nb复合棒，或六方青铜/Nb合金复合棒；

步骤5，

取数根步骤4制得的六方青铜/Nb复合棒，或六方青铜/Nb合金复合棒， 采用密排六方的方式集束，然后和阻隔层材料一起装入Φ120-Φ275mm铜管 内，并用多种形状的异型青铜插棒填充铜管中的空隙，采用真空电子束将铜 管两端用铜盖焊接盖封，焊接电流为70-90mA，焊接真空度＜10^-3Pa，得到盖 封后的二次坯料；

 步骤6，

再将在步骤5得到的盖封后的二次坯料进行在520-650℃下保温 60-120min后进行挤压，挤压比为7-15，然后进行反复拉伸、退火，退火温 度为420-520℃，道次加工率在20-30％，即制得成品Nb₃Sn超导线材。

本发明的特征还在于，

阻隔层材料为Ta板或Nb板。

采用本发明的制备青铜法Nb₃Sn超导线材的方法，在圆形青铜和铜套内 用异型青铜插棒填满缝隙，然后进行挤压、拉伸、退火工艺，制得的Nb₃Sn 超导线材内部芯丝和阻隔层的分布均匀，省去了热等静压的过程，减少了生 产流程、减低成本。

附图说明

图1是采用现有方法制备Nb₃Sn超导线材的电镜扫描照片。

图2是采用本发明实施例1的方法制得的Nb₃Sn超导线材的电镜扫描照 片。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明制备青铜法Nb₃Sn超导线材的方法，按以下步骤进行：

步骤1，