CN103093899A - Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法 - Google Patents

Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：第一步，制备复合体棒材，第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体，第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体。本发明的Nb3Al超导线材前驱体的制备方法，解决了现有制备方法对制造设备要求苛刻以及难以去除Al颗粒表面的氧化层的问题，同时制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体成分均匀，性能优良，有效降低了成本，利于进行规模化生产。

Description

Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法
技术领域
本发明属于超导材料制备技术领域，具体涉及一种Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法。
背景技术
在众多实用超导材料中，NbTi合金及Nb3Sn等A15结构金属间化合物得到广泛开发和应用，其中NbTi和Nb3Sn已经实现商业化应用，但是随着大型科学研究和商业应用要求的不断提高，Nb3Sn（4.2K，Hc2=22T~26T）的性能已经逐渐不能满足需求。作为A15型金属间化合物的一种，Nb3Al超导材料具有更高的临界磁场和临界电流密度，高场下Nb3Al的应力和应变关系研究表明，该材料具有非常好的抗应变能力，同时具有很好的辐照敏感性，是未来大型核聚变反应堆、高能粒子加速器、NMR等高场应用中替代Nb3Sn的理想材料。
超导材料通常先加工成线材以备使用，目前，Nb3Al超导线材的加工主要有如下两种方法：
1.卷绕法(jelly roll)：将Nb箔和Al箔交替缠绕在Nb棒上，装入Nb管中拉拔成单芯线，然后将单芯线切成数段，并装入Nb管内进行拉拔，制得多芯线，将所得多芯线通过快热快冷方式进行热处理，即可得到Nb3Al多芯超导线材。该方法在前驱体的制备过程中，由于需要将Nb箔和Al箔紧密交替缠绕在Nb棒上，需要特殊的设备，给前驱体加工造成一定的难度。
2.粉末装管法(powder in tube)：将高纯Nb粉和高纯Al粉混合均匀后装入Nb管，进行拉拔得到单芯线，然后将单芯线切成数段并装入Nb管内进行拉拔，制得多芯线，将所得多芯线通过热处理，即可得到Nb3Al多芯超导线材。由于Al粉很容易氧化，通过该方法制备前驱体时很难去除Al颗粒表面的氧化层，致使热处理后的线材中存在较多的杂相。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，解决了现有制备方法对制造设备要求苛刻以及难以去除Al颗粒表面的氧化层的问题。
本发明所采用的技术方案是：Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al片材或者Al-X合金片材，所述Nb片材、Al片材或者Al-X合金片材的形状相同，Nb片材与Al片材或者Nb片材与Al-X合金片材的厚度比为3:1，将所述Nb片材和Al片材或者Nb片材和Al-X合金片材交错贴合，形成Nb、Al或Nb、Al-X的复合片材，再沿着所述复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将所述圆柱形复合片材装入内径与所述圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得的复合体棒材进行多道次的拉拔加工，制得Nb3Al超导线材单芯线前驱体；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取7~2000根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，将这些Nb3Al超导线材单芯线前驱体装入Nb管中，再进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材前驱体。
本发明的特点还在于，
Al-X合金片材中X占Al、X总量的质量份数为2%~10%，Al、X的质量百分比总和为100%。
Al-X合金片材为Al-Mg合金片、Al-Cu合金片、Al-Ag合金片、Al-Zn合金片或Al-Ge合金片。
第二步中拉拔加工的加工速率为每分钟8~20米，每个加工道次的材料变形率为10%~20%，形成的Nb3Al超导线材单芯线前驱体的横截面为圆形，横截面的直径为0.8mm~2.0mm。
第三步中拉拔加工的加工速率为每分钟8~20米，每个加工道次的材料变形率为10%~20%，形成的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的横截面为圆形，横截面的直径为0.8mm~1.0mm。
本发明的有益效果是：避免了采用卷绕法制备前驱体时对特殊设备的需求，加工过程中采用片材，避免了Al被过多地氧化，同时制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体成分均匀，性能优良，有效降低了成本，利于进行规模化生产。
附图说明
图1是本发明制备方法的一个实施例的第一步中复合片材的结构示意图；
图2是本发明制备方法的一个实施例的第一步中制得的复合体棒材的横截面示意图；
图3是本发明制备方法的另一个实施例的第一步中复合片材的结构示意图；
图4是本发明制备方法的另一个实施例的第一步中制得的复合体棒材的横截面示意图。
图中，1.Al片材，2.Nb片材，3.Nb管，4.Al-X合金片材。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al片材，Nb片材和Al片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al片材交错贴合，形成如图1所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图2所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟8米的加工速率和每个加工道次10%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取2000根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟8米的加工速率和每个加工道次10%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到16.9K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2200A/mm2。
实施例2
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Mg合金片材，其中Mg占Al-Mg合金总量的质量份数为2%，Al占Al-Mg合金总量的质量份数为98%，Nb片材和Al-Mg合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Mg片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟20米的加工速率和每个加工道次20%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为2.0mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取7根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟20米的加工速率和每个加工道次20%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.2K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2250A/mm2。
实施例3
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Mg合金片材，其中Mg占Al-Mg合金总量的质量份数为5%，Al占Al-Mg合金总量的质量份数为95%，Nb片材和Al-Mg合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Mg片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟12米的加工速率和每个加工道次15%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为1.3mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取500根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟13米的加工速率和每个加工道次12%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到16.8K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2180A/mm2。
实施例4
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Mg合金片材，其中Mg占Al-Mg合金总量的质量份数为10%，Al占Al-Mg合金总量的质量份数为90%，Nb片材和Al-Mg合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Mg合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为1.4mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取1300根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次20%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.3K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2230A/mm2。
实施例5
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Cu合金片材，其中Cu占Al-Cu合金总量的质量份数为2%，Al占Al-Cu合金总量的质量份数为98%，Nb片材和Al-Cu合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Cu合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟10米的加工速率和每个加工道次15%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取850根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟20米的加工速率和每个加工道次10%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.5K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2190A/mm2。
实施例6
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Cu合金片材，其中Cu占Al-Cu合金总量的质量份数为6%，Al占Al-Cu合金总量的质量份数为94%，Nb片材和Al-Cu合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Cu合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟13米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取1460根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次11%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.8K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2240A/mm2。
实施例7
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Cu合金片材，其中Cu占Al-Cu合金总量的质量份数为10%，Al占Al-Cu合金总量的质量份数为90%，Nb片材和Al-Cu合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Cu合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟16米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取700根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到18K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2260A/mm2。
实施例8
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Ag合金片材，其中Ag占Al-Ag合金总量的质量份数为2%，Al占Al-Ag合金总量的质量份数为98%，Nb片材和Al-Ag合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Ag合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟10米的加工速率和每个加工道次15%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取850根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟20米的加工速率和每个加工道次10%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.3K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2200A/mm2。
实施例9
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Ag合金片材，其中Ag占Al-Ag合金总量的质量份数为6%，Al占Al-Ag合金总量的质量份数为94%，Nb片材和Al-Ag合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Ag合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟13米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取1460根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次11%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到18.1K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2190A/mm2。
实施例10
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Ag合金片材，其中Ag占Al-Ag合金总量的质量份数为10%，Al占Al-Ag合金总量的质量份数为90%，Nb片材和Al-Ag合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Ag合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟16米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取700根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到18.2K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2250A/mm2。
实施例11
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Zn合金片材，其中Zn占Al-Zn合金总量的质量份数为2%，Al占Al-Zn合金总量的质量份数为98%，Nb片材和Al-Zn合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Zn合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟10米的加工速率和每个加工道次15%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取850根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟20米的加工速率和每个加工道次10%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.7K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2180A/mm2。
实施例12
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Zn合金片材，其中Zn占Al-Zn合金总量的质量份数为6%，Al占Al-Zn合金总量的质量份数为94%，Nb片材和Al-Zn合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Zn合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟13米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取1460根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次11%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.4K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2270A/mm2。
实施例13
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Zn合金片材，其中Zn占Al-Zn合金总量的质量份数为4%，Al占Al-Zn合金总量的质量份数为96%，Nb片材和Al-Zn合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Zn合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟16米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取700根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到16.8K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2180A/mm2。
实施例14
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Ge合金片材，其中Ge占Al-Ge合金总量的质量份数为2%，Al占Al-Ge合金总量的质量份数为98%，Nb片材和Al-Ge合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Ge合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟10米的加工速率和每个加工道次15%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取850根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟20米的加工速率和每个加工道次10%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到16.9K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2240A/mm2。
实施例15
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Ge合金片材，其中Ge占Al-Ge合金总量的质量份数为6%，Al占Al-Ge合金总量的质量份数为94%，Nb片材和Al-Ge合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Ge合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟13米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.8mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取1460根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次11%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到17.9K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2270A/mm2。
实施例16
Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al-Ge合金片材，其中Ge占Al-Ge合金总量的质量份数为4%，Al占Al-Ge合金总量的质量份数为96%，Nb片材和Al-Ge合金片材的形状相同，厚度比为3:1，将Nb片材和Al-Ge合金片材交错贴合，形成如图3所示的复合片材，再沿着复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将圆柱形复合片材装入内径与圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得如图4所示的复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得复合体棒材，以每分钟16米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，此横截面的直径为0.9mm；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取700根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，以每分钟15米的加工速率和每个加工道次13%的材料变形率对其进行多道次的拉拔加工，形成横截面为圆形的Nb3Al超导线材多芯线前驱体，此横截面的直径为1.0mm，获得Nb3Al超导线材前驱体。
取本实施例制得的Nb3Al超导线材前驱体进行测试，将其置于1200℃的加热炉中加热5小时，取出后测试其各项参数，超导转变温度达到18.1K，在4.2K、10T条件下，临界电流密度Jc达到2210A/mm2。

Claims (5)

1.Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，制备复合体棒材
取多片形状相同、厚度一致的Nb片材，再取多片形状相同、厚度一致的Al片材或者Al-X合金片材，所述Nb片材、Al片材或者Al-X合金片材的形状相同，Nb片材与Al片材或者Nb片材与Al-X合金片材的厚度比为3:1，将所述Nb片材和Al片材或者Nb片材和Al-X合金片材交错贴合，形成Nb、Al或Nb、Al-X的复合片材，再沿着所述复合片材的非贴合面的法线方向进行切割，切割线的轨迹为圆形，形成圆柱形复合片材，再将所述圆柱形复合片材装入内径与所述圆柱形复合片材的外径相适应的Nb管中，制得复合体棒材；
第二步，制备Nb3Al超导线材单芯线前驱体
将第一步制得的复合体棒材进行多道次的拉拔加工，制得Nb3Al超导线材单芯线前驱体；
第三步，制备Nb3Al超导线材多芯线前驱体
取7~2000根第二步制得的Nb3Al超导线材单芯线前驱体，将这些Nb3Al超导线材单芯线前驱体装入Nb管中，再进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材前驱体。
2.如权利要求1所述的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，其特征在于，所述Al-X合金片材中X占Al、X总量的质量份数为2%~10%，Al、X的质量百分比总和为100%。
3.如权利要求2所述的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，其特征在于，所述的Al-X合金片材为Al-Mg合金片、Al-Cu合金片、Al-Ag合金片、Al-Zn合金片或Al-Ge合金片。
4.如权利要求1、2或3所述的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，其特征在于，第二步中所述拉拔加工的加工速率为每分钟8~20米，每个加工道次的材料变形率为10%~20%，形成的Nb3Al超导线材单芯线前驱体的横截面为圆形，横截面的直径为0.8mm~2.0mm。
5.如权利要求1、2或3所述的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的制备方法，其特征在于，第三步中所述拉拔加工的加工速率为每分钟8~20米，每个加工道次的材料变形率为10%~20%，形成的Nb3Al超导线材多芯线前驱体的横截面为圆形，横截面的直径为0.8mm～1.0mm。
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