CN101967660A - 共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法 - Google Patents

共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101967660A
CN101967660A CN2010105356616A CN201010535661A CN101967660A CN 101967660 A CN101967660 A CN 101967660A CN 2010105356616 A CN2010105356616 A CN 2010105356616A CN 201010535661 A CN201010535661 A CN 201010535661A CN 101967660 A CN101967660 A CN 101967660A
Authority
CN
China
Prior art keywords
niobium
mentioned
sintering
superconducting material
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010105356616A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101967660B (zh
Inventor
王兴庆
谢大海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN2010105356616A priority Critical patent/CN101967660B/zh
Publication of CN101967660A publication Critical patent/CN101967660A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101967660B publication Critical patent/CN101967660B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

本发明涉及一种电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法,属金属材料制造工艺技术领域。本发明方法特点是采用高纯度的Nb2O5和Al2O3粉末,经混合、压制和烧结后得到烧结块片,然后将所得到的铌铝氧化物烧结块片作为阴极,以石墨作为阳极,在CaCl2-NaCl熔盐电解质中,并在Ar气体保护下,进行电化学过程处理;制得共脱氧后的铌铝复合粉末材料;然后再将其进行液相烧结致密化,将所达致密化的铌铝复合材料在1400℃-1700℃下进行高温合金化处理,并在氩气保护下进行;最终制得Nb3Al金属间化合物超导材料。

Description

共电脱氧法制取Nb3AI超导材料的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种Nb3Al超导材料的制备方法。属金属材料制造工艺技术领域。 背景技术
[0002] 铌的超导转变温度高,铌与锡和铝形成的铌锡和铌铝合金是很好的超导体。最近 10多年来相继开发的Nb3Al、Nb3 (Al,Ge)和Nb3Sn是强磁场超导材料,具有高的临界电流密 度J。、临界温度T。和临界磁场H。。能够满足大于40KA和IOT大电流、高磁场的工作要求。 强磁场下应力和应变关系的研究表明,Nb3Al具有比Nb3Sn线材更好的抗应力特性和类似 于Nb3Sn的辐照敏感性,表明Nb3Al线材作为大型核聚变反应堆用磁体材料有着很好的应用 前景。
[0003] 超导材料通常是作为线材而使用的,而Nb3Al是一种A15结构的有序金属间化合 物,极其硬和脆,如先制成Nb3Al金属间化合物,然后拉丝,是无法顺利制得丝材的。因此工 业界通常采用管装法、轧制法、熔渗法等先制成复合材料,在拉拔丝后再进行热处理,从而 获得A15结构有序金属间化合物丝材。但这些方法必须先将铌和铝加工成管状,带状或板 状,然后进行加工和复合,再拉丝和热处理,工艺极其复杂,周期长,而且传统方法获得的铌 材纯度低,需要进行高纯处理,因此生产成本高。
[0004] 本发明是首先是用Nb2O5和Al2O3粉末压制和烧结法得到混合氧化物烧结块,以氧 化物烧结块作为阴极,采用熔盐共电脱氧法制得铌和铝复合材料,然后采用液相烧结致密 化,以获得致密的铌铝复合材料,最后进行热处理相变得到A15结构的Nb3Al超导材料。这 种方法的优点是液相烧结后的铌铝复合材料,具有可加工性,容易通过拉拔制成丝材。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种Nb3Al金属间化合物超导材料的制备方法。
[0006] 本发明一种共电脱氧制取超导材料的方法,其特征在于具有以下的过程和步骤:
a.按Nb3Al分子式化学计量摩尔比换算出Nb2O5和Al2O3的所需用量;采用99. 9% Nb2O5 和Al2O3高纯度的粉末进行称量配料;
b.混合:混合采用酒精为介质的球磨湿混法,以达到充分均勻;
c.压制:将上述混合料进行模压成块,压制压力IOMPa ;
d.烧结:将上述氧化物混合物进行烧结,烧结温度1300°C,得到烧结块;
e.将上述所得铌铝氧化物烧结块片作为阴极,以石墨棒作为阳极,并以低熔共晶成分 的C aCl2-NaCl作为熔盐电解质,进行电化学过程处理;电化学过程是在Ar气保护下进行; 电解温度为700°C,电解时间为150分钟,工作电压选择为3. IV的工艺条件;最后经共电脱 氧得到铌铝金属复合材料;
f.将上述共电脱氧后的铌铝金属复合材料进行液相烧结致密化,烧结温度800°C,保 温30分钟;
g.然后将上述铌铝合金材料进行压制或轧制,以获得全致密材料;
3h.将上述全致密铌铝复合材料在1600°C -1700°C下进行高温合金化处理,处理在氩气 保护下进行,保温时间为1小时,最终获得Nb3Al金属间化合物超导材料。
[0007] 本发明的优点和特点:
(1)本发明用电化学脱氧法可制得纯度很高的铌和铝,并且Nb2O5和Al2O3混合氧化物 共电脱氧或者共还原,可直接获得Nb/Al复合材料。这种高纯度的复合材料具有相当高的 延性,可通过机械拉伸,制成Nb3Al超导材料所需的细丝;
(2)本发明共电脱氧或共还原氧化物后所形成的晶粒相当细,最后获得的合金晶粒也 相当细小,这不但有利于合金的拉拔性能,而且还可以提高材料的超导性能;
(3)本发明中电化学法制取金属所使用的温度低,且效率高,所消耗的能量比传统高温 冶金要低得多;采用电化学从金属氧化物矿中还原制取金属,而不使用传统的碳作为还原 剂,可避免二氧化碳排放而产生不利环境保护的温室效应。
具体实施方式
[0008] 现将本发明的具体实施例叙述于后。
[0009] 实施例:本实施例中的具体过程和步骤如下所述:
(1)按Nb3Al分子式化学计量摩尔比换算出Nb2O5和Al2O3的所需用量;采用99. 9% Nb2O5 和Al2O3高纯度的粉末进行称量配料;
(2)混合:混合采用酒精为介质的球磨湿混法,以达到充分均勻;
(3)压制:将上述混合料进行模压成块,压制压力IOMPa ;
(4)烧结:将上述氧化物混合物进行烧结,烧结温度130(TC,得到烧结块;
(5)将上述所得铌铝氧化物烧结块片作为阴极,并用镍铬丝引出与电器装置相连,以 石墨棒作为阳极,同样用镍铬丝引出与电器装置相连;同时以低熔共晶成分的Caci2-Naci 作为熔盐电解质,进行电化学过程处理;电化学过程是在Ar气保护下进行;电解温度为 700°C,电解时间为150分钟,工作电压选择为3. IV ;最后经共电脱氧得到铌铝金属复合材 料;
(6)将上述共电脱氧后的铌铝金属复合材料进行液相烧结致密化,烧结温度800°C,保 温30分钟;
(7)然后将上述铌铝合金材料进行压制或轧制,以获得全致密材料;
(8)将上述全致密铌铝复合材料在1650°C下进行高温合金化处理,处理在氩气保护下 进行,保温时间为1小时,最终获得Nb3Al金属间化合物超导材料。
4

Claims (1)

  1. 一种共脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法,其特征在于具有以下的过程和步骤:a.按Nb3Al分子式化学计量摩尔比换算出Nb2O5和Al2O3的所需用量;采用99.9% Nb2O5和Al2O3高纯度的粉末进行称量配料;b.混合: 混合采用酒精为介质的球磨湿混法,以达到充分均匀;c.压制:将上述混合料进行模压成块,压制压力10MPa;d.烧结:将上述氧化物混合物进行烧结,烧结温度1300℃,得到烧结块;e.将上述所得铌铝氧化物烧结块片作为阴极,以石墨棒作为阳极,并以低熔共晶成分的C aCl2‑NaCl作为熔盐电解质,进行电化学过程处理;电化学过程是在Ar气保护下进行;电解温度为700℃,电解时间为150分钟,工作电压选择为3.1V的工艺条件;最后经共电脱氧得到铌铝金属复合材料;f.将上述共电脱氧后的铌铝金属复合材料进行液相烧结致密化,烧结温度800℃,保温30分钟;g.然后将上述铌铝合金材料进行压制或轧制,以获得全致密材料;h.将上述全致密铌铝复合材料在1600℃‑1700℃下进行高温合金化处理,处理在氩气保护下进行,保温时间为1小时,最终获得Nb3Al金属间化合物超导材料。
CN2010105356616A 2010-11-09 2010-11-09 共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法 Expired - Fee Related CN101967660B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105356616A CN101967660B (zh) 2010-11-09 2010-11-09 共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105356616A CN101967660B (zh) 2010-11-09 2010-11-09 共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101967660A true CN101967660A (zh) 2011-02-09
CN101967660B CN101967660B (zh) 2012-05-02

Family

ID=43546878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105356616A Expired - Fee Related CN101967660B (zh) 2010-11-09 2010-11-09 共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101967660B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464336C1 (ru) * 2011-05-24 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Жаропрочный дисперсно-упрочненный сплав на основе ниобия и способы его получения
RU2624562C1 (ru) * 2016-09-28 2017-07-04 Общество с ограниченной ответственностью "МЕТСИНТЕЗ" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ СИСТЕМЫ Nb-Al
RU2647424C1 (ru) * 2017-02-27 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "МЕТСИНТЕЗ" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Nb3Al (Варианты)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291447A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 National Institute For Materials Science Nb3Al極細多芯超伝導線の製造方法
CN1585828A (zh) * 2001-10-10 2005-02-23 剑桥大学技术服务有限公司 使用电解还原和渗透的超导体材料的制造方法
CN1936088A (zh) * 2006-09-21 2007-03-28 上海大学 由金属氧化物直接制备难熔金属和合金的方法及其装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291447A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 National Institute For Materials Science Nb3Al極細多芯超伝導線の製造方法
CN1585828A (zh) * 2001-10-10 2005-02-23 剑桥大学技术服务有限公司 使用电解还原和渗透的超导体材料的制造方法
CN1936088A (zh) * 2006-09-21 2007-03-28 上海大学 由金属氧化物直接制备难熔金属和合金的方法及其装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Journal of Alloys and Compounds》 20091231 X.Y. Yan等 Synthesis of niobium aluminides by electro-deoxidation of oxides 154-161 1 第486卷, 2 *
《中国有色金属学报》 20100831 张庆军等 熔盐电脱氧法制备CoSn 合金 1578-1582 1 第20卷, 第8期 2 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464336C1 (ru) * 2011-05-24 2012-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Жаропрочный дисперсно-упрочненный сплав на основе ниобия и способы его получения
RU2624562C1 (ru) * 2016-09-28 2017-07-04 Общество с ограниченной ответственностью "МЕТСИНТЕЗ" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ СИСТЕМЫ Nb-Al
RU2647424C1 (ru) * 2017-02-27 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "МЕТСИНТЕЗ" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Nb3Al (Варианты)

Also Published As

Publication number Publication date
CN101967660B (zh) 2012-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101967591B (zh) 机械合金化法制备Nb3Al超导材料的方法
CN104131315B (zh) 一种稀土镁镍基储氢合金电解共析合金化方法
CN106024196B (zh) Nb3Al超导材料的制备方法
CN105925846A (zh) 一种Zr-Sn-Nb-Hf合金棒材及其制备方法
CN101078094A (zh) 一种高容量Mg2Ni型贮氢合金非晶带材及其制备方法
CN102304653A (zh) 一种高塑性双相含钇的镁锂铝合金及其制备方法
CN110157932A (zh) 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法
CN101967660B (zh) 共电脱氧法制取Nb3Al超导材料的方法
CN101967569B (zh) 一种含钨钛合金的熔炼方法
CN101701300B (zh) 机械合金化合成制备二硼化钛弥散强化铜基复合材料的方法
CN112830789A (zh) 一种高熵硼化物粉末及其制备方法
CN101552337A (zh) 超晶格贮氢合金及其制备方法
CN104952580A (zh) 一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体及其制备方法
CN109913910B (zh) 一种钛铁矿碳热-电解制备钛铁合金的方法
CN101323918B (zh) 一种轻质储氢合金的制备方法
CN106747367A (zh) 一种高热震稳定性致密氧化铬制品的制备方法
CN110216282A (zh) 铜基合金触点的制备方法
CN108950286A (zh) 一种制备ZnAlCrMnNbB高熵合金的方法
CN1699168A (zh) 二硼化锆微粉的燃烧合成方法
CN103194649B (zh) 一种高强度Zr-Al-Sn系列合金及其制备方法
CN106011575B (zh) 一种Nb‑Ti‑Ta‑C合金棒材及其制备方法
CN104404573A (zh) 金属钒的制备方法
CN106636738A (zh) 钛硅合金材料及其制备方法
CN207719320U (zh) 一种改性锂电池电极结构、锂电池结构
CN103710576A (zh) 一种钪、钽增强的高强度镍铌合金材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120502

Termination date: 20141109

EXPY Termination of patent right or utility model