CN100495592C - 一种短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺，该工艺是将NbTa合金板和Ti板酸洗清洁后，进行多次复合体组装、真空焊封、挤压、拉拔，分别得到次级-单芯棒、单芯棒、多芯棒，但不同的是，在第一、二次挤压之前进行热等静压和在第二次复合体组装前将次级-单芯棒表面的铜腐蚀掉。最后将多芯棒拉拔制成具有一定线径、芯径、芯数和铜比的NbTiTa/Cu超导线材。本发明的方法可以使NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺更加简单，线材的制备周期能被缩短40%，降低成本50%。

Description

一种短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种超导线材的制备工艺，具体涉及一种用NbTa合金板和纯Ti板作为起始材料制备出具有良好性能的NbTiTa/Cu超导线材的短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺。
背景技术
NbTiTa/Cu超导线材是一种在高场中运用的超导体，由于它具有良好的塑性、所以用它制备磁体很方便。同时，在磁体运行过程中，其超导性能不会退化，所以NbTiTa/Cu超导线材具有很高的实用价值。
在NbTiTa/Cu超导体中超导相是β-NbTiTa相，而钉扎相是α-Ti。在传统的NbTiTa/Cu超导线材的制备过程中，线材的基体为超导的NbTiTa合金，而钉扎相α-Ti是在对复合体的时效过程中析出的，通过拉拔使α-Ti变成适合钉扎磁通量子的形貌。
传统工艺的缺点是需要进行多次时效处理，而且基体NbTiTa合金不易熔炼，这些问题导致传统工艺流程长，线材制备成本高，生产效率低。
由于NbTa合金的熔炼工艺成熟、简单，所以用NbTa合金板和纯Ti板作为起始材料制备NbTiTa/Cu超导线材的工艺值得研究。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，线材制备周期短，生产效率高且能降低超导线材制备成本的短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺，其特征在于制备过程为：
(1)将NbTa合金片与纯Ti片交替叠加，再线切割出一个圆柱体，然后将圆柱体与铜包套和Nb阻隔层一起酸洗、脱水及烘干，接着将此圆柱体和Nb阻隔层装入铜包套中，将铜包套的顶盖真空焊封后，进行热等静压和第一次挤压，获得NbTiTa/Cu次级-单芯复合棒；
(2)将第一次挤压后所得的NbTiTa/Cu次级-单芯复合棒酸洗，拉拔成为六方棒，截短，腐蚀掉复合体表面的铜，然后将其再次装入已经酸洗过的Cu包套中，进行复合体真空焊封、第二次热等静压和挤压，获得NbTiTa/Cu单芯复合棒；
(3)将第二次挤压后所得的NbTiTa/Cu单芯复合棒酸洗，拉拔成为六方棒，截短，酸洗，进行第三次复合体组装，复合体真空封焊、第三次挤压，获得NbTiTa/Cu多芯复合棒；
(4)对第三次挤压后获得的NbTiTa/Cu多芯复合棒进行拉拔，直接加工成为NbTiTa/Cu超导线材。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的优点是用易熔炼、易锻造的NbTa合金和纯Ti板代替不易熔炼的NbTiTa合金，同时简化省略了对复合体的多次时效处理，所以本发明简化了NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺，线材的制备周期被缩短40％，降低了线材成本，有利于NbTiTa/Cu超导线材的进一步推广使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将厚度为1.08mm的Nb30Ta板和厚度为1.56mm的Ti板交替叠加，并线切割成为：φ50×180mm的圆柱体，随后将其与铜包套和Nb阻隔层一起酸洗，经烘干后装入φ51×180mm的Cu包套中。将组装好的包套真空焊封、热等静压和挤压。将挤压后得到的NbTiTa/Cu复合体酸洗，去掉复合体表面的氧化层，然后将复合体拉拔至六方棒，再将六方棒截成577根，随后将六方棒表面的铜腐蚀掉。用表面无铜的六方棒和Nb阻隔层进行第二次复合体组装、真空焊封、热等静压、挤压、拉拔成六方棒、将六方棒截成61根。用酸洗干净的61根六方棒进行第三次复合体组装。对包套真空焊封、挤压后得到多芯复合体，对复合体酸洗、拉拔后制成NbTiTa/Cu超导线材，其临界电流密度达到1200A/mm2(2.0K，10T)。
真空焊封的真空度都需要达到10-3Pa；挤压参数为：500～700℃保温1～4h，挤压速度尽量缓慢；热等静压参数为：500～850℃保压3～6h，压力超过100MPa；拉拔的工艺参数为：当复合体直径(d)d>2mm时拉拔的道次变形量为20％，当复合体的直径(d)1mm<d<2mm时拉拔的道次变形量为10％，当复合体的直径(d)d<1mm时拉拔的道次变形量为5％。Nb阻隔层的体积百分含量不超过NbTiTa基体的5vol.％。
实施例2
将厚度为1.21mm的Nb21Ta板和厚度为1.56mm的Ti板交替叠加，并线切割成为：φ50×180mm的圆柱体，随后将其与铜包套和Nb阻隔层一起酸洗，经烘干后装入φ51×180mm的Cu包套中。将组装好的包套真空焊封、热等静压和挤压。将挤压后得到的NbTiTa/Cu复合体酸洗，去掉复合体表面的氧化层，然后将复合体拉拔至六方棒，再将六方棒截成577根，随后将六方棒表面的铜腐蚀掉。用表面无铜的六方棒和Nb阻隔层进行第二次复合体组装、真空焊封、热等静压、挤压、拉拔成六方棒、将六方棒截成61根。用酸洗干净的61根六方棒进行第三次复合体组装。对包套真空焊封、挤压后得到多芯复合体，对复合体酸洗、拉拔后制成NbTiTa/Cu超导线材，其临界电流密度达到1265A/mm2(2.0K，10T)。
真空焊封的真空度都需要达到10-3Pa；挤压参数为：500～700℃保温1～4h，挤压速度尽量缓慢；热等静压参数为：500～850℃保压3～6h，压力超过100MPa；拉拔的工艺参数为：当复合体直径(d)d>2mm时拉拔的道次变形量为20％，当复合体的直径(d)1mm<d<2mm时拉拔的道次变形量为10％，当复合体的直径(d)d<1mm时拉拔的道次变形量为5％。Nb阻隔层的体积百分含量不超过NbTiTa基体的5vol.％。
实施例3
将厚度为1.21mm的Nb21Ta板和厚度为1.56mm的Ti板交替叠加，线切割成为：φ50×180mm的圆柱体，随后将其与铜包套和Nb阻隔层一起酸洗，经烘干后装入φ51×180mm的Cu包套中。将组装好的包套真空焊封、热等静压和挤压。将挤压后得到的NbTiTa/Cu复合体酸洗，去掉复合体表面的氧化层，然后将复合体拉拔至六方棒，再将六方棒截成313根，随后将六方棒表面的铜腐蚀掉。用表面无铜的六方棒和Nb阻隔层进行第二次复合体组装、真空焊封、热等静压、挤压、拉拔成六方棒、将六方棒截成1003根。用酸洗干净的1003根六方棒进行第三次复合体组装。对包套真空焊封、挤压后得到多芯复合体，对复合体酸洗、拉拔后制成NbTiTa/Cu超导线材，其临界电流密度达到1300A/mm2(2.0K，10T)。
真空焊封的真空度都需要达到10-3Pa；挤压参数为：500～700℃保温1～4h，挤压速度尽量缓慢；热等静压参数为：500～850℃保压3～6h，压力超过100MPa；拉拔的工艺参数为：当复合体直径(d)d>2mm时拉拔的道次变形量为20％，当复合体的直径(d)1mm<d<2mm时拉拔的道次变形量为10％，当复合体的直径(d)d<1mm时拉拔的道次变形量为5％。Nb阻隔层的体积百分含量不超过NbTiTa基体的5vol.％。

Claims (1)

1、一种短流程NbTiTa/Cu超导线材的制备工艺，其特征在于制备过程为：
(1)将NbTa合金片与纯Ti片交替叠加，再线切割出一个圆柱体，然后将圆柱体与铜包套和Nb阻隔层一起酸洗、脱水及烘干，接着将此圆柱体和Nb阻隔层装入铜包套中，将铜包套的顶盖真空焊封后，进行热等静压和第一次挤压，获得NbTiTa/Cu次级-单芯复合棒；
(2)将第一次挤压后所得的NbTiTa/Cu次级-单芯复合棒酸洗，拉拔成为六方棒，截短，腐蚀掉复合体表面的铜，然后将其再次装入已经酸洗过的Cu包套中，进行复合体真空焊封、第二次热等静压和挤压，获得NbTiTa/Cu单芯复合棒；
(3)将第二次挤压后所得的NbTiTa/Cu单芯复合棒酸洗，拉拔成为六方棒，截短，酸洗，进行第三次复合体组装，复合体真空焊封、第三次挤压，获得NbTiTa/Cu多芯复合棒；
(4)将第三次挤压后获得的NbTiTa/Cu多芯复合棒进行拉拔，将其直接加工成为NbTiTa/Cu超导线材。
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