[发明专利]一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法

说明书

本发明公开了一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn‑5％Cu合金，再绞制成多股导体。采用绕包设备将Sn‑5％Cu合金薄条缠绕在多股导体表面上，然后置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起。本发明方法制得的高铜比NbTi/Cu超导体的临界电流大于10000A，RRR值大于100，满足了高能磁体对大铜比、高工作电流的要求。

技术领域

本发明属于超导线材加工技术领域，涉及一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法。

背景技术

高能超导磁体因储存着较高的能量，承载着较高的电流，电流达到万安级。超导体中热扰动可通过铜基体转移到冷却媒介中，减少了磁体失超的风险。因此应磁体运行稳定性的要求，高能超导磁体需要大铜比的超导缆。而由超导线直接绞成的超导缆铜比一般不大于7，该铜比较低，不能满足使用需求。超导缆由多股超导线材绞制成，铜槽线由铜棒直接加工而成，将超导缆镶嵌到铜槽线中相对简单，在保证大电流的条件下，铜比大大升高，且能够满足高能超导磁体高电流、高铜比稳定性的需求，适用于高能超导磁体，具有高工作电流、低交流损耗、高稳定性等特点。

高能超导磁体中最常用的是NbTi超导体，目前NbTi超导体主要应用于磁共振成像(MRI)、核磁共振(NMR)、实验室仪器、粒子加速器、电力、扫雷、矿石磁分离、磁悬浮列车、超导储能(SMES)等领域。目前全世界需使用NbTi超导线约3600吨，而其中高铜比超导线材所占比例约为80％，NbTi超导线材的制备和批量生产成为重中之重。若能将NbTi超导线材制成具有高工作电流、低交流损耗、高稳定性的NbTi超导缆非常有必要且有意义。但目前NbTi超导缆的制备仍然是个空白，该领域亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，解决了现有技术中大铜比、高载流超导体的空白，满足了高能磁体对大铜比、高工作电流的要求。

本发明所采用的技术方案是，一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，具体包括以下步骤。

步骤1，将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金；

步骤2，将表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，并加工槽宽和槽深与导体尺寸相匹配的异型铜槽线；

步骤3，采用绕包设备将Sn-5％Cu合金薄条缠绕在步骤2中的多股导体表面上。

步骤4，将绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，之后在管式真空感应炉中进行加热，将锡薄条完全融化从而使导体和铜槽线完全结合到一起。

优选地，步骤1中，锡液的加热温度为300～320℃，热镀锡速度为80-120m/min，在这种镀锡条件下线材表面的镀锡质量较好。

优选地，所述步骤2中，绞缆节距为100～200mm，圆线直径为0.2mm～2mm，股数为3～48。

优选地，所述步骤3中，Sn-5％Cu合金薄条的厚度为0.05～0.1mm，该厚度可保证在后续的感应加热过程中全部融化。Sn-5％Cu合金薄条绕包导体的节距为5～15mm，绕包方式为50％叠包或者67.7％叠包，这两种叠包方式可以保证无漏包覆情况发生。

优选地，所述步骤4中，步骤4中轧制加工率为5％～15％，管式真空感应炉的真空度需小于10^-6Pa，感应加热功率为10～15KW，轧制速度和导体经过管式真空感应加热炉的速度均为15～30m/min，在该加热功率和轧制速度的条件下，包裹在超导缆表面的Sn-5％Cu合金薄条可完全融化，超导缆和铜槽线的焊接质量较高。