[发明专利]一种粉末冶金制备NbTi基超导材料的方法

说明书

本发明公开了一种粉末冶金制备NbTi基超导材料的方法，包括以下步骤：步骤1：将NbTi金属粉末与纯金属异形粉末混合，共同置于V形混料机内，通入氩气后混合均匀；步骤2：将混合均匀的金属粉末装入冷等静压专用包套，除气并且振实后密封，进行冷压成型，得到压坯；步骤3：将压坯置于真空烧结炉内烧结，并保温；步骤4：保温结束后，关闭加热系统，冷却至低温并保温，保温结束后，随炉冷却，得到NbTi基超导材料。

技术领域

本发明属于有色金属粉末制备技术领域，具体涉及一种粉末冶金制备NbTi基超导材料的方法。

背景技术

NbTi合金超导体是目前运用最广泛的超导材料，工作在液氦温度下，属于低温超导体。含钛量在46-50wt%的NbTi合金表现出很好的机械加工性能和超导性能，其长度可达万米。高临界电流密度是NbTi超导线材应用的基础，其大小由钉扎中心决定，传统工艺加工的NbTi超导线中的钉扎中心是在复合体时效过程中析出的，并在拉拔过程中变为条带状的α-Ti，为了进一步提高钉扎力和临界电流密度，可引入更加有效的钉扎中心。目前，作为钉扎中心的材料有Ti、Ta、Nb、Ni、Fe和NbTa合金等，目前引入人工钉扎的方法包括：棒基法(Rod-based designs)、钻孔法(Gun-drilled designs)、扩散法(Diffused-layer APCcomposites)、卷筒法(Jelly-roll APC composites)。

但是，由于目前所采用的方法主要还是引入合金棒材和箔材为主，其成分均匀性会受到很大的限制，同时引入的钉扎在后续加工过程中还容易产生不均匀破碎，较大的颗粒会导致芯丝发生断裂，从而降低钉扎力和临界电流密度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种粉末冶金制备NbTi基超导材料的方法，克服了现有技术中的缺陷。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种粉末冶金制备NbTi基超导材料的方法，包括以下步骤：

步骤1：将NbTi金属粉末与纯金属异形粉末混合，共同置于V形混料机内，通入氩气后混合均匀；

步骤2：将混合均匀的金属粉末装入冷等静压专用包套，除气并且振实后密封，进行冷压成型，得到压坯；

步骤3：将压坯置于真空烧结炉内烧结，并保温；

步骤4：保温结束后，关闭加热系统，冷却至低温并保温，保温结束后，随炉冷却，得到NbTi基超导材料。

优选的，所述步骤1中NbTi金属粉末的尺寸为50~150微米，NbTi金属粉末为高球形度并且纯度高于99.9%。

优选的，所述步骤1中NbTi金属粉末的质量占比为95~98%，纯金属异形粉末的质量占比为2~5%。

优选的，所述步骤1中纯金属异形粉末为Ta、Ni或Fe粉粒，Ta、Ni和Fe粉粒的尺寸为0.5~1.5微米，纯度高于99.9%，所述纯金属异形粉末的形状为非球形。

优选的，所述步骤1中氩气纯度大于99.99%。

优选的，所述步骤2中冷压成型的压制压力为120~150MPa，保压时间为3~8min。

优选的，所述步骤3中真空烧结炉的烧结温度为1250~1350℃，保温时间为3~5h。

优选的，所述步骤4中冷却至400℃时，保温40~80h，保温结束后，随炉冷却，得到NbTi基超导材料。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明提供了一种粉末冶金制备NbTi基超导材料的方法，采用高纯度的NbTi金属球形粉末和细粒径的金属粉末充分的混合，通过冷等静压成型+烧结的工艺制备高均匀性NbTi基超导材料，人工添加的钉扎材料均匀分布，在后续的超导线材加工过程中，能够实现均匀变形及破碎，有效提高钉扎力和临界电流密度；