[实用新型]一种快热快冷法制备Nb3Al超导线材的设备

说明书

本实用新型公开了一种快热快冷法制备Nb3Al超导线材的设备，包括：线材(10)的放线端缠绕在放线轮(1)上，线材(10)的收线端整理轮一(2)及压线轮(2a)、铜电极轮(3)及压线轮二(3a)、下部浸没于镓液槽(6)的镓液中的整理轮二(4)和收线轮(5)；压线轮二(3a)与加热电源(7)的一电极相连、镓液槽(6)与加热电源(7)的另一电极相连；其特征在于：所述的收线轮(5)侧面固定有同轴的皮带轮一(5a)，铜电极轮(3)的侧面固定有同轴的皮带轮二(3b)；皮带轮一(5a)和皮带轮二(3b)之间连接有皮带。该设备制备的线材合格率高、制备效率高且制备成本低。

技术领域

本实用新型涉及一种Nb3Al超导线材的制备设备。

背景技术

Nb₃Al超导材料在高磁场下具有良好的临界电流密度和机械性能，在高磁场领域有着广阔的应用前景，是制作可控核聚变反应堆磁体最佳的超导材料。制备高性能Nb₃Al超导长线的主要方法是快热快冷法(RHQ)，其设备的组成及工作过程是：真空环境下,线材的收线端缠绕在有驱动力的收线轮上，通过收线轮的旋转依次拉动整理轮二及其压线轮、铜电极轮、整理轮一及其压线轮和放线轮上的前驱线材进行收线和放线。同时，整理轮二的下部浸没于镓液槽的镓液中，铜电极轮、镓液槽与加热电源的电极相连；铜电极轮、铜电极轮与整理轮2之间的前驱线材、整理轮二、镓液槽的镓液通过加热电源形成回路；在收线、放线过程中，加热电源向回路施加数十安的强电流，使得铜电极轮与整理轮2之间的前驱线材在约0.1秒的时间内升温至2000℃，对前驱线材进行高温热处理；然后前驱线材进入镓液中，迅速冷却至常温，对前驱线材进行淬火处理，淬火处理后的线材卷绕至收线轮上，完成线材的制备。其存在的问题是：收线、放线过程中，是由收线轮作为主动轮拉动线材的运动，前驱线材存在很大的拉应力。而电极轮与整理轮2之间的前驱线材温度高达2000℃，其机械性能差，线材在此处容易变细、以至断线；导致线材的制备合格率低，设备频繁重启，制备效率低，制备成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种快热快冷法制备Nb3Al超导线材的设备，该设备制备的线材合格率高、制备效率高且制备成本低。

本实用新型实现其发明目的所采用的技术方案是，一种快热快冷法制备Nb3Al超导线材的设备，包括：线材的放线端缠绕在放线轮上，线材的收线端整理轮一及压线轮、铜电极轮及压线轮二、下部浸没于镓液槽的镓液中的整理轮二和收线轮；压线轮二与加热电源的一电极相连、镓液槽与加热电源的另一电极相连；其特征在于：

所述的收线轮侧面固定有同轴的皮带轮一，铜电极轮的侧面固定有同轴的皮带轮二；皮带轮一和皮带轮二之间连接有皮带。

所述的一种Nb3Al超导线材的制备设备，所述的收线轮的平均收线半径小于等于铜电极轮半径与皮带轮一半径的乘积再除以皮带轮二半径；所述的收线轮的平均收线半径等于放线轮上的线材全部缠绕于收线轮上后,线材的总长度除以线材在收线轮上的圈数与2π的乘积。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

收线、放线过程中，与收线轮同轴的皮带轮一带动皮带轮二转动，进而带动铜电极轮转动，铜电极轮处的前驱线材受到铜电机轮与压线轮二的夹持摩擦牵引力，铜电极轮与放线轮之间的前驱线材受到该牵引力的拉动，而另一方向的线材受到该牵引力的推动；转动的收线轮同时将铜电极轮推送来的线材卷绕收起。也即将线材的拉力始端由收线轮前移至铜电极轮，铜电极轮与整理轮二之间的温度高达2000℃的前驱线材不再承受拉力，避免了机械性能差的高温线材受到强拉力作用，容易变细、以至断线的缺陷；减少了设备的重启与停机频率，有效提高了线材的制备合格率，制备效率高，制备成本低。

进一步，本实用新型的收线轮的平均收线半径小于等于铜电极轮半径与皮带轮一半径的乘积再除以皮带轮二半径；所述的收线轮的平均收线半径等于放线轮上的线材全部缠绕于收线轮上后,线材的总长度除以线材在收线轮上的圈数与2π的乘积。