[发明专利]一种加速Nb3

说明书

本发明涉及一种加速Nb₃Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，包括如下步骤：S1、将Nb₃Sn线材绕制在超导线材临界电流样品骨架上，并将其置于真空热处理炉内；S2、将真空热处理炉置于无液氦磁体中心，并开启无液氦磁体的制冷系统，直至磁体线圈环境温度降低至4.20K～4.26K；S3、对Nb₃Sn线材进行热处理，同时调节无液氦磁体的磁场强度，给正在热处理的Nb₃Sn线材提供背景磁场。该方法较明显的缩短了Nb₃Sn线材热处理时间，细化了Nb₃Sn晶粒，提升线材临界电流值。

技术领域

本发明属于Nb₃Sn线材热处理技术领域，涉及一种加速Nb₃Sn 线材元素扩散、细化晶粒的方法。

背景技术

Nb₃Sn超导线材因其具有较高的上临界磁场而成为制造大型粒子加速器等大型科学装置的重要材料。Nb₃Sn超导线材加工完成后， Nb、Sn、Cu组元相互独立存在于线材中，还需要经一周的热处理才能够使得线材中生成Nb₃Sn相，使线材才具有超导性。为保障Nb₃Sn超导线材中的Nb、Sn元素充分反应生成Nb₃Sn相，线材热处理过程中的保温温度和保温时间须严格控制在很小的波动范围内，热处理时间越长，控制难度越大，面临风险也越大。此外由于长时间的热处理，一方面会造成能源大量消耗，另一方面会出现Nb₃Sn晶粒长大而导致线材临界电流值下降的问题。故缩短Nb₃Sn超导线材的热处理时间、细化Nb₃Sn晶粒，提高Nb₃Sn线材临界电流值，是制造大型粒子加速器等科学装置需要解决的重要问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种加速 Nb₃Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，此法通过在Nb₃Sn线材低温、中温、高温热处理阶段施加一定强度的背景磁场，实现无接触为处于热处理过程的Nb₃Sn线材提供额外的能量，提高线材中金属元素扩散激活能，增强Nb、Sn元素同步反应程度，从而实现缩短Nb₃Sn线材热处理时间，细化Nb₃Sn晶粒，提升线材临界电流值的目的。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种加速Nb₃Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将Nb₃Sn线材绕制在超导线材临界电流样品骨架上，并将其置于真空热处理炉内；

S2、将真空热处理炉置于无液氦磁体中心，并开启无液氦磁体的制冷系统，直至磁体线圈环境温度降低至4.20K～4.26K；

S3、对Nb₃Sn线材进行热处理，同时调节无液氦磁体的磁场强度，给正在热处理的Nb₃Sn线材提供背景磁场。

进一步地，所述步骤S1中Nb₃Sn线材的直径为φ0.820mm～φ 1.300mm。

进一步地，所述步骤S3中热处理具体包括：低温热处理阶段、中温热处理阶段及高温热处理阶段。

进一步地，所述低温热处理阶段的温度为205～215℃，处理时间为30h～35h；中温热处理阶段的温度为397～403℃，处理时间为 30h～35h；高温热处理阶段的温度为663～668℃，处理时间为30h～35h。

进一步地，所述低温热处理阶段的背景磁场强度为10T～10.5T；中温热处理阶段的背景磁场强度为10.5T～11T；高温热处理阶段磁场强度为11T～12T。