CN102254621B - 一种内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法，技术特征在于：将内锡法Nb3Sn超导线用酒精或丙酮彻底清洁后，缠绕到磁滞损耗测试骨架上。将组装好的样品放入真空充氩热处理炉的真空室内，并关闭真空室。抽至真空度5×10-3pa以下；然后进行热处理工艺：工艺参数为210℃×50h+340℃×25h+450℃×25h+575℃×(100～150)h+650℃×(50～80)h，升温速率为5℃/h。采用该方法热处理后的内锡法Nb3Sn超导线具备芯丝搭接程度低、磁滞损耗低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法，属于超导材料加工技术领域，采用该方法热处理后的内锡法Nb3Sn超导线具备低磁滞损耗特点。
背景技术
内锡法Nb3Sn超导线在10T以上强磁场条件下具有高的临界电流密度。它是制造高场磁体的核心材料，在实用化超导材料中具有重要地位。由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本、韩国、印度等七方参与的国际热核聚变实验堆(ITER)项目需要大量的Nb3Sn超导线。
内锡法Nb3Sn超导线的制备工序如下：首先，将Sn-Ti合金棒插入经过加工得到的Cu/Nb多芯复合管内，经拉伸和成型得到亚组元。其次，再将19个亚组元与Ta管、高剩余电阻率(RRR值)的无氧Cu管进行组装后得到最终坯料。最终坯料经过若干道次拉伸后，再经过扭绞和最终拉伸，得到了内锡法Nb3Sn最终股线。最后，必须经过热处理才能使股线中的Sn和Nb发生反应生成Nb3Sn超导相。ITER要求Nb3Sn超导线具有中等临界电流密度同时具有较低磁滞损耗。其单位体积磁滞损耗要求在4.22K，±3T条件下，不超过500mJ/cm3。合理有效的热处理制度是制备低磁滞损耗内锡法Nb3Sn超导线的关键因素之一。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法，经此方法热处理的内锡法Nb3Sn超导线中芯丝搭接程度减轻，磁滞损耗明显降低。
技术方案
一种内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：内锡法Nb3Sn超导线用酒精或丙酮清洁后缠绕到磁滞损耗测试骨架上；
步骤2：置入真空充氩热处理炉的真空室内后关闭真空室，对真空室进行抽真空，抽至真空度达到5×10-3pa以下；
步骤3：打开加热开关，进行真空热处理，热处理过程温度变化为：210℃下保温50h，然后升温340℃保温25h，继续升温至450℃保温25h，继续升温至575℃保温100～150h，继续升温至650℃保温50～80h完成，每次升温速率为5℃/h。
有益效果
本发明提出的内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法，能够使得内锡法Nb3Sn超导线中芯丝搭接程度减轻，磁滞损耗明显降低。图2为不同热处理制度热处理后内锡法Nb3Sn超导线的典型磁化曲线。从中发现，随着575℃保温时间从100h增加到150h，650℃保温时间相应从100h减小到50h，样品单位体积磁滞损耗从600mJ/cm3降低到349mJ/cm3。图3为经不同热处理制度后内锡Nb3Sn超导线的SEM照片。图3(a)～(d)为样品单位体积磁滞损耗为600～349mJ/cm3股线芯丝的SEM照片。由图可见，随着芯丝搭接程度降低，样品单位体积磁滞损耗从600mJ/cm3降低到349mJ/cm3。
附图说明
图1是磁滞损耗测试骨架示意图；
图2是不同热处理制度热处理后内锡法Nb3Sn超导线的典型磁化曲线；
图3是经不同热处理制度后内锡Nb3Sn超导线的SEM照片。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1
取1.3～1.6m长的内锡法Nb3Sn超导线用酒精或丙酮彻底清洁后，缠绕到磁滞损耗测试骨架上。
将组装好的样品放入真空充氩热处理炉的真空室内，并关闭真空室。对真空室进行抽真空，抽至真空度达到5×10-3pa以下。
在真空度达到要求后，进行热处理，热处理过程温度变化为：210℃下保温50h，然后升温340℃保温25h，继续升温至450℃保温25h，继续升温至575℃保温100h，继续升温至650℃保温80h完成，每次升温速率为5℃/h。
如图2所示，本例中样品所测单位体积磁滞损耗为456mJ/cm3。图3(b)为其SEM照片。
实施例2
取1.3～1.6m长的内锡法Nb3Sn超导线用酒精或丙酮彻底清洁后，缠绕到磁滞损耗测试骨架上。
将组装好的样品放入真空充氩热处理炉的真空室内，并关闭真空室。对真空室进行抽真空，抽至真空度达到5×10-3pa以下。
在真空度达到要求后，进行热处理，热处理过程温度变化为：210℃下保温50h，然后升温340℃保温25h，继续升温至450℃保温25h，继续升温至575℃保温125h，继续升温至650℃保温65h完成，每次升温速率为5℃/h。
如图2所示，本例中样品所测单位体积磁滞损耗为372mJ/cm3，图3(c)为其SEM照片。
实施例3
取1.3～1.6m长的内锡法Nb3Sn超导线用酒精或丙酮彻底清洁后，缠绕到磁滞损耗测试骨架上。
将组装好的样品放入真空充氩热处理炉的真空室内，并关闭真空室。对真空室进行抽真空，抽至真空度达到5×10-3pa以下。
在真空度达到要求后，进行热处理，热处理过程温度变化为：210℃下保温50h，然后升温340℃保温25h，继续升温至450℃保温25h，继续升温至575℃保温150h，继续升温至650℃保温50完成，每次升温速率为5℃/h。
如图2所示，本例中样品所测单位体积磁滞损耗为349mJ/cm3，图3(d)为其SEM照片。
Claims (1)
1.一种内锡法Nb3Sn超导线的热处理方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：内锡法Nb3Sn超导线用酒精或丙酮清洁后缠绕到磁滞损耗测试骨架上；
步骤2：置入真空充氩热处理炉的真空室内后关闭真空室，对真空室进行抽真空，抽至真空度达到5×10-3pa以下；
步骤3：打开加热开关，进行真空热处理，热处理过程温度变化为：210℃下保温50h，然后升温340℃保温25h，继续升温至450℃保温25h，继续升温至575℃保温100～150h，继续升温至650℃保温50～80h完成，每次升温速率为5℃/h。
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