[发明专利]一种超导磁体骨架磁导率的控制工艺

说明书

本发明公开了一种超导磁体骨架磁导率的控制工艺，包括选料、切削粗加工、真空电子束焊、高温固溶处理、切削精加工及真空中光亮热处理的步骤。本发明使超导磁体线圈中的超导磁体骨架能够满足材料磁导率μ≤1.05；焊缝磁导率μ≤1.10的要求，为确保超导磁体线圈的磁场强度、磁场均匀度及磁场梯度提供了基础。

技术领域

本发明涉及核聚变装置制造技术领域，具体涉及一种超导磁体骨架磁导率的控制工艺。

背景技术

超导磁体目前已获得广泛应用,它与常规磁体相比有许多特点,例如可以在大空间产生高磁场而只消耗很少的电能，可以在更高的电流密度下运行,减小线圈的体积及重量轻,并可能产生更高的磁场梯度，强磁场中心的超导磁体的磁场强度可达到40T。

随着大型科学装备的发展，尤其是热核聚变实验装置，高能加速器，探测器等等实验设备的快速发展，国际上10T磁场的超导磁体已经开始商业化。对超导磁体的磁场强度、磁场均匀度及磁场梯度等方面提出了更高的要求。

如图1所示，超导磁体骨架2是超导磁体线圈1的重要部件，由于超导磁体线圈1的工作温度是4.5K，考虑到低温下的机械强度，可采用奥氏体不锈钢制成，采用奥氏体不锈钢制成的超导磁体骨架2需要严格控制磁导率（材料磁导率μ≤1.05；焊缝3磁导率μ≤1.10），尽量避免磁化影响磁体磁场分布（磁场均匀度），以及避免过大的受力。现有技术中，亟需出现一种能够严格控制超导磁体骨架磁导率的工艺方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够使材料磁导率μ≤1.05；焊缝磁导率μ≤1.10的超导磁体骨架磁导率的控制工艺。

一种超导磁体骨架磁导率的控制工艺，包括以下步骤：

（1）、选料：选取磁导率μ＜1.01的奥氏体不锈钢作为材料，奥氏体不锈钢中的Ni含量范围是10%~15%；

（2）、切削粗加工：选择具有硬质合金涂层的刀具作为切削加工的刀具，在切削加工过程中选择小切削量进刀方式进行粗加工；

（3）、真空电子束焊：对焊缝进行真空电子束焊，真空度1×10^-2Pa，电压150KV，电流30～70mA，移动速度5～8mm/s；

（4）、高温固溶处理：将粗加工后的超导磁体骨架进行加热，在室温~400℃时升温速度5～10℃/min，在400℃~1150℃时升温速度1～2℃/min，在 1150℃时保温1.5～2h，完成后进行冰水冷却；

（5）、切削精加工：选择具有硬质合金涂层的刀具作为切削加工的刀具，在切削加工过程中选择小切削量进刀方式进行半精加工及精加工；

（6）、真空中光亮热处理：将精加工后的超导磁体骨架放入真空炉中抽真空至1×10^-4Pa时进行加热，在室温～300℃时升温速度3～5℃/min，在300℃～600℃时升温速度0.5～1℃/min，在 600℃时保温1.5～2h，之后随炉冷至150℃，充氮气冷至室温即可。

本发明通过选料，在切削加工过程中穿插真空电子束焊、高温固溶处理及真空中光亮热处理等工艺手段，使超导磁体线圈中的超导磁体骨架能够满足材料磁导率μ≤1.05；焊缝磁导率μ≤1.10的要求，为确保超导磁体线圈的磁场强度、磁场均匀度及磁场梯度提供了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中超导磁体线圈的结构示意图。

具体实施方式