[发明专利]一种铌三锡超导线和铌钛超导线的超导接头及其制备方法

说明书

一种铌三锡超导线和铌钛超导线的超导接头及其制备方法，由内向外分别为Nb丝束、分布在Nb丝束周围的Nb₃Sn块体、伍德合金和最外层的Cu层，伍德合金中分布有NbTi超导丝。所述的Nb₃Sn块体通过Nb粉、Sn粉和Cu粉烧结得到。采用本发明所述Nb₃Sn/NbTi超导线接头，结构简单，具有接头电阻低、结构强度大的优点。

技术领域

本发明涉及一种Nb₃Sn超导线和NbTi超导线的超导接头及其制备方法。

背景技术

自1911年昂尼斯发现了超导电性，超导技术得到了长足的发展，超导磁体是超导技术的一个重要应用部分，对于核磁共振谱仪磁体、磁共振成像设备、超导储能设备等都利用超导磁体提供的强磁场。

NbTi和Nb₃Sn超导体是低温超导体中最有实际应用价值的超导体，在工程应用中利用两种超导体NbTi和Nb₃Sn超导体的临界性能，设计成嵌套内插的超导磁体组合使用，提供一定孔径的背景磁场，是最常见的使用方式。其中，NbTi超导体是一种超导合金，具有良好的塑性，能够进行机械加工。NbTi超导线的导转变温度大于9K，上临界磁场为在4.2K下约11T。Nb₃Sn超导体是一种金属间化合物，一般是首先制作成半成品的线材，绕制成磁体后再经过高温热处理得到最终的Nb₃Sn超导相。Nb₃Sn超导体是一种A15相结构，超导转变温度大于18K，在4.2K时上临界磁场可达25T。

NbTi超导线圈和Nb₃Sn超导线圈组成内插磁体，需要将两个线圈串联起来，因此需要对NbTi超导线和Nb₃Sn超导线制作超导接头。超导接头的质量对于整体磁体系统来说至关重要，接头电阻的存在会在接头处产生热量，可能引发接头的失超乃至整体磁体的失超。此外，接头为两种异种材料的连接，接头的超导性能很难达到原始超导线的性能，因此，在超导磁体运行的极端环境中，接头处是整个系统的薄弱点，需要重点设计和制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种铌三锡超导线和铌钛超导线的超导接头及其制备方法，以解决现有工艺的接头电阻较大的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种铌三锡超导线和铌钛超导线的超导接头，由内向外分别为铌丝束、分布在铌丝束周围的Nb₃Sn块体、伍德合金和最外层的Cu层，伍德合金中分布有NbTi超导丝。

所述的Nb₃Sn块体由Nb粉、Sn粉和Cu粉通过烧结得到。

本发明铌三锡超导线和铌钛超导线超导接头的制备方法如下：

(1)用硝酸溶液腐蚀Nb₃Sn超导线和NbTi超导线端部的铜层，腐蚀段长度为2cm-15cm，露出Nb₃Sn超导线端部的Nb多丝、支撑芯和NbTi超导线端部的NbTi多丝；

(2)去除Nb₃Sn超导线端部的支撑芯，将Nb多丝用去离子水清洗后晾干；

(3)将Nb粉、Sn粉和Cu粉混合，研磨20分钟；

(4)将Nb多丝插入第一铜杯中，然后加入Nb粉、Sn粉和Cu粉的混合粉。将Nb₃Sn超导线连同端部的铜杯一起热处理，热处理温度为640-660℃，保温时间180h-220h；

(5)取出Nb₃Sn超导线和端部的第一铜杯，用硝酸腐蚀铜杯，露出烧结后的块体；

(6)将烧结后的块体放入第二铜杯中，在第二铜杯中插入步骤(1)制备的NbTi多丝；