[发明专利]内锡法Nb3Sn用多芯CuNb复合棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料加工方法技术领域，具体涉及一种内锡法Nb₃Sn用多芯CuNb复合棒的制备方法。

背景技术

Nb₃Sn超导线材作为实用的低温超导材料之一，具有高的上临界磁场Hc₂、超导转变温度Tc和高的临界电流密度Jc，是制造高场磁体的理想材料。其制备方法主要有青铜法、内锡法和粉末装管法几种。传统的内锡法Nb₃Sn多芯复合棒的制备方法为首先组装单芯包套，经过挤压和拉伸后得到CuNb单芯棒，若干单芯棒组装并加工得到多芯复合棒，这种方法工艺较为复杂，质量稳定性低，钻孔法是近年来兴起的一种制备内锡法Nb₃Sn多芯复合棒的方法，该方法通过将芯棒插入多孔铜锭中，挤压获得多芯CuNb复合棒，从而简化了工艺过程，减少了工序。但复合锭坯在挤压过程中由于挤压金属流动的特点，中心芯棒会向前突出，致使挤压后头尾芯丝不齐，在锯切头尾的过程中，会产生较多的废料，降低了坯料的成品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内锡法Nb₃Sn用多芯CuNb复合棒的制备方法，解决了现有钻孔法制备多芯CuNb复合棒在挤压后由于头尾芯丝不齐造成成品率低的问题。

本发明所采用的技术方案是：内锡法Nb₃Sn用多芯CuNb复合棒的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选取无氧铜锭作为坯锭，采用深孔钻的方法沿坯锭长度方向钻多层均匀分布的若干通孔，得到多孔铜锭；

步骤2：对步骤1得到的多孔铜锭进行清洗，将清洗后的Nb棒插入清洗后的多孔铜锭通孔中，插入各层通孔中的Nb棒呈阶梯分布，再在Nb棒两端插入Cu棒，与多孔铜锭两端平齐，然后在多孔铜锭两端加上铜盖并用电子束封焊，得到多芯复合包套；

步骤3：将步骤2得到的多芯复合包套加热至500℃-650℃，保温1-4小时后进行挤压，得到多芯CuNb复合棒。

本发明的特点还在于，

步骤1中无氧铜锭直径为Φ200-300mm、长度为500-800mm。

步骤1中通孔为4-5层，每个通孔直径为Φ9-15mm，共100-250个通孔。

步骤2中清洗时首先采用金属清洁剂去除表面油污，然后用硝酸溶液清洁。

硝酸溶液的体积浓度为25％-40％。

步骤2中电子束封焊的电流为50-150mA，真空度不大于10^-2Pa。

步骤3中挤压的挤压比为7-15，多芯CuNb复合棒直径为Φ50-100mm。

本发明的有益效果是：本发明内锡法Nb₃Sn用多芯CuNb复合棒的制备方法，通过在包套两端插入Cu棒，提高了Nb棒的利用率，解决了现有钻孔法制备多芯CuNb复合棒在挤压后由于头尾芯丝不齐造成成品率低的问题，工艺简单，质量稳定性高，提高了成品率，降低了成本。

附图说明

图1是本发明多芯复合包套的截面示意图。

其中1.Nb棒，2.Cu棒，3.多孔铜锭。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明内锡法Nb₃Sn用多芯CuNb复合棒的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选取直径为Φ200-300mm、长度为500-800mm的无氧铜锭作为坯锭，采用深孔钻的方法沿坯锭长度方向钻4-5层均匀分布的共计100-250个直径为Φ9-15mm的通孔，得到多孔铜锭；

步骤2：对步骤1得到的多孔铜锭首先采用金属清洁剂去除表面油污，然后用体积浓度为25％-40％的硝酸溶液清洁内孔和表面，将清洗后的Nb棒插入清洗后的多孔铜锭通孔中，如图1所示，插入各层通孔中的Nb棒1呈阶梯分布，每层通孔中的Nb棒1插入深度不同，再在Nb棒1两端插入Cu棒2，与多孔铜锭两端平齐，然后在多孔铜锭两端加上铜盖并用电子束封焊，封焊的电流为50-150mA，真空度不大于10^-2Pa，得到多芯复合包套；

步骤3：将步骤2得到的多芯复合包套加热至500℃-650℃，保温1-4小时后进行挤压，挤压比为7-15，得到直径为Φ50-100mm的多芯CuNb复合棒。