CN1079440C - 一种超导合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超导合金的制备方法，用于NbTi与NbTi基(NaTiTa、NbTiZr等)等由难熔金属和海绵活性金属制成的超导合金的制备过程。其特征在于：将由高熔点金属锭和将较低熔点的海绵活性金属型棒焊接成的自耗电极，在真空自耗炉中进行大功率熔化，剧烈搅拌下进行熔铸。采用本发明的方法合金的多组元都能熔化，在强搅拌下各组份熔体充分混合，避免了宏观不熔块的形成与存在，其工艺技术简单，外来污染小，成本低廉。
Description
一种超导合金的制备方法，涉及一种采用真空自耗电弧炉将高熔点难熔金属或合金与较低熔点金属合金熔铸制成超导合金锭的方法，用于采用难熔金属和海绵活性金属生产NbTi与NbTi基(NaTiTa、NbTiZr等)超导合金的过程。
采用电子束提纯的高熔点难熔金属(铌、铌钽等)及合金锭(棒)与较低熔点的海绵活性金属(钛、锆等)型棒组配电极，在真空自耗电弧炉中以大功率熔铸成为超导合金锭，主要用于建造超导高能加速器、超导MRI医药诊断装置、受控核聚变新能源开发装置、超导储能实施工程、超导磁悬浮高速列车、高速推进装置系统等大型工程的超导材料制造，还可用于宇航结构材料等方面。
目前在国际上，NbTi与NbTi基超导合金的制备方法，有用铌粉、钽粉、钛细粒、锆细粒作原料来制备自耗电极，也有用铌板、钽板、钛板、锆板来组配电极的，这些不同的方法制成的电极，在真空自耗电弧炉中熔铸二次以上制得NbTi与NbTi基超导合金锭。上述方法制备的合金锭常常有未熔透的铌(或钽铌)，富铌(或钽铌)，钛斑等宏观夹杂物，使得NbTi与NbTi基(NaTiTa、NbTiZr等)超导体合金锭不均质，间隙元素杂质多，影响超导材料的冷加工塑性，且对其超导载流能力也有严重影响。此外，国内外熔铸NbTi与NbTi基(NaTiTa、NbTiZr等)超导合金铸锭的电极制造过程，对铌、钽、钛、锆等原料的加工制造过程，工序繁复，周期长，外来污染大，致使超导合金的中间隙元素增多，塑性变差。这对制造细芯、高载流能力的NbTi与NbTi基(NaTiTa、NbTiZr等)合金超导材料是极其不利的。
本发明的目的就是为了克服已有技术中存在的上述不足，提供一种能有效提高超导合金锭熔铸质量、合金铸锭均匀性的NbTi与NbTi基(NaTiTa、NbTiZr等)超导合金铸锭的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种超导合金的制备方法，其特征在于：其过程包括将高熔点金属的铌、铌钽用电子束法提取纯成锭，将较低熔点的海绵活性金属钛、锆压型成棒，在惰性气体保护下将两者组合焊接成自耗电极；在真空自耗炉中将自耗电极进行一次大功率熔化，熔化功率为250KW-460KW，各组元熔体滴入深阔的熔池并剧列搅拌熔体，熔铸成一次超导合金锭；将一次合金铸锭再进行至少一次的大功率熔铸过程，熔铸功率为400KW-550KW。
本发明的方法，采用将高熔点金属锭与较低熔点的海绵活性金属钛、锆压型棒组配的特定电极，在大熔化功率下使多组元都能熔化成熔体，并在强搅拌下各组分熔体充分混合，有效促使合金均匀化，避免了高熔点金属的宏观不熔成分的形成与存在。本发明的方法，工艺简便，外来污染小，生产效率高，成本低廉。制得的超导合金无宏观夹杂，均匀性高，间隙元素少，塑性好，对制造大规模应用的细芯、高载流能力、低成本的合金超导材料是极其有利的。
本发明的方法可以用于高熔点金属合金铌、铌钽与较低熔点海绵活性金属钛、锆制备超导体材料的过程。
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
一种超导合金的制备方法，首先将高熔点金属或合金铌、铌钽用电子束法提取纯成锭、将较低熔点的海绵活性金属钛、锆压型成棒，在惰性气体保护下将两者组合焊接成自耗电极；在真空自耗炉中将自耗电极进行一次大功率熔化，熔化功率为250KW-460KW，使水冷铜坩埚里的熔体合金形成深、阔熔池，又使电极中各组元熔化成过热度的熔体滴入熔池，流动好的熔体在熔池中受电磁力、高温强热流的作用，剧烈搅动，彼此相互充分混合，有效地促进合金均匀化，熔铸成一次超导合金锭后；将一次合金铸锭再进行至少一次的大功率熔铸过程，熔铸功率为400KW-550KW，铸成合金锭既可完成本发吸的超导合金制备过程。
实施例1
取用电子提纯过的直径为40mm，长1200mm铌棒与长1200mm的四根海绵钛型棒均匀地布在铌棒周围，将该组配电极在惰性气体保护下进行焊接。将该电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，熔炼功率为250KW。将一次熔炼后得到的铌钛超导合金一次锭，制成直径为150mm钛铌自耗电极，用400KW以上的熔化功率，在真空自耗炉中重熔，熔体充分搅拌，使钛铌进一步均匀化，得到铌钛合金二次铸锭。
实施例2
取用电子提纯过的直径为35mm，长1200mm铌棒与长1200mm的四根海绵钛型棒均匀地布在铌棒周围，将该组配电极在惰性气体保护下进行焊接。将该电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，熔化功率为大于270KW。将一次熔炼后得到的铌钛超导合金一次锭，制成直径为150mm钛铌自耗电极，用430KW以上的熔化功率，在真空自耗炉中重熔，熔体充分搅拌，使钛铌进一步均匀化，得到铌钛合金二次铸锭。
实施例3
取用电子提纯过的直径为40mm，长1200mm铌棒与长1200mm的四根海绵钛、海绵锆型棒均匀地布在铌棒周围，将该组配电极在惰性气体保护下进行焊接。将该电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，熔化功率大于260KW。将一次熔炼后得到的铌钛超导合金一次锭，制成直径为150mm钛铌自耗电极，用410KW以上的熔化功率，在真空自耗炉中重熔，熔体搅拌，使钛铌进一步均匀化，得到铌钛合金二次铸锭。
实施例4
取用电子提纯过的直径为60mm，长1800mm铌棒与长1800mm的四根海绵钛型棒均匀地布在铌棒周围，将该组配电极在惰性气体保护下进行焊接。将该电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，熔炼功率大于460KW。将一次熔炼后得到的铌钛超导合金一次锭，制成直径为220mm钛铌自耗电极，用550KW以上的熔化功率，在真空自耗炉中重熔，熔体充分搅拌，使钛铌进一步均匀化，得到铌钛合金二次铸锭。
Claims (1)
1.一种超导合金的制备方法，其特征在于：其过程包括将高熔点金属的铌、铌钽用电子束法提取纯成锭，将较低熔点的海绵活性金属钛、锆压型成棒，在惰性气体保护下将两者组合焊接成自耗电极；在真空自耗炉中将自耗电极进行一次大功率熔化，熔化功率为250KW-460KW，各组元熔体滴入深阔的熔池并剧列搅拌熔体，熔铸成一次超导合金锭；将一次合金铸锭再进行至少一次的大功率熔铸过程，熔铸功率为400KW-550KW。
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