CN108257729A - 磁共振磁体mri月牙形超导基体、超导线及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种磁共振磁体MRI月牙形超导基体、超导线及制造方法，超导基体由两个相同的结构体组合而成，增大了超导基体的载流量，能够负载瞬间的大电流，保护超导线的性能，延长超导线的使用寿命，能够保证超导线在极限环境下的优良性能，制造工序通过挤压工序、两次拉丝工序，提高了超导基体的硬度和结构精度，也保证了超导线在极限环境下的优良性能，能广泛应用于核磁共振医疗设备的生产领域。
Description
技术领域
本发明涉及应用于核磁共振医疗设备的一种超导基体及超导线，还涉及超导线的制造方法。
技术背景
磁共振成像（MRI）是现代医学最主要的诊断手段之一，而超导磁体是MRI中的关键部件之一。超导磁体由NbTi WIC超导线绕制而成，超导基体主要是铜材通过工艺生产制作出来的导体，能够在环境异常情况下，保护超导线材的性能，WIC超导线材因具有高铜比、低的铜加工率等优点，使其加工成本低且制备的磁体运行稳定、安全，故成为制备磁共振成像系统的关键部件。
现有技术中可实现基体成型，但基体结构有待提高，极限环境下无法保证超导线性能，基体晶体结构间隙较大导致加工出来的槽线硬度较小，加工成型精度较小，也无法满足最终的绕制成型。导体表面容易出现印迹、气泡、毛刺等质量缺陷。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明首先提供一种极限环境下能保证超导线性能的超导基体，具体技术方案如下：
一种月牙形超导基体，其特征在于超导基体由两个结构体组合而成，所述结构体包括一上平面、与所述上平面平行的一下平面，以及上、下平面之间的一垂直面和一月牙形凹弧面；所述垂直面与上、下平面相交处做倒角处理；所述凹弧面与上、下平面相交处做倒角处理形成第一倒角和第二倒角；一个结构体的第一倒角和另一个结构体的第二倒角组合配对，超导基体截面的整体外形为具有圆弧倒角的长方形。
基于上述月牙形超导基体，本发明进一步提供了一种超导线，具体技术方案如下：
一种超导线，其特征在于包括位于中心的超导线芯、包覆在超导线芯外面的超导基体以及用于粘合超导线芯和超导基体的粘合层，所述超导基体由两个结构体组合而成，所述结构体包括一上平面、与所述上平面平行的一下平面，以及上、下平面之间的一垂直面和一月牙形凹弧面；所述垂直面与上、下平面相交处做倒角处理；所述凹弧面与上、下平面相交处做倒角处理形成第一倒角和第二倒角；一个结构体的第一倒角和另一个结构体的第二倒角组合配对，超导基体截面的整体外形为具有圆弧倒角的长方形。
上述超导线的制造方法包括如下工序：
挤压工序：采用低速强冷的挤压技术，利用挤压模具挤压出月牙形超导基体的线坯；
拉丝工序：利用拉丝模具对线坯束形，压缩铜材晶体结构，使其结构间隙缩小，提升超导基体硬度；
二次拉丝工序：利用钻石模具进一步缩小铜原子之间间隙，进一步提升超导基体硬度，同时利用钻石模具整形超导基体尺寸，提高超导基体表面质量，达到精度标准；
退火工序：采用大电流退火工艺，强化风冷，去除拉伸造成的内应力；
镀锡工序：将超导线芯嵌入超导基体中心，使用粘合剂拼接，最终使用镀锡机镀锡。
本发明超导基体由两个相同的结构体组合而成，增大了超导基体的载流量，能够负载瞬间的大电流，保护超导线的性能，延长超导线的使用寿命，能够保证超导线在极限环境下的优良性能，制造工序通过挤压工序、两次拉丝工序，提高了超导基体的硬度和结构精度，也保证了超导线在极限环境下的优良性能，能广泛应用于核磁共振医疗设备的生产领域。
附图说明
图1 是挤压工序后的超导基体截面图；
图2是拉丝工序后的超导基体截面图；
图3是超导线芯与超导基体嵌合后的截面图。
具体实施方式
下面以一实例对本发明的实施方式做进一步的说明。该实例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
如图2，一种月牙形超导基体，由相同的两个结构体1组合而成。结构体1包括相互平行的上平面101、下平面102，以及上、下平面101、102之间的一垂直面103和一月牙形凹弧面104。垂直面103与上、下平面101、102相交处做同尺寸圆弧倒角处理。凹弧面104与上、下平面101、102相交处也做圆弧倒角处理，形成倒角尺寸不同的第一倒角R1和第二倒角R2。两个结构体1组合时，一个结构体1的第一倒角R1和另一个结构体1的第二倒角R2组合配对，这样组合而成的超导基体其截面整体外形为具有圆弧倒角的长方形（如图3），其截面为中心对称图形。
基于上述超导基体的超导线结构如图3所示，包括位于中心的超导线芯、包覆在超导线芯外面的超导基体以及用于粘合超导线芯和超导基体的粘合层。其制造方法包括如下工序：
挤压工序：以高纯铜为基材，采用低速强冷的挤压技术，利用预制的相应挤压模具挤压出月牙形超导基体的线坯。使用250后旋螺丝盖腔体工装，挤压模具精度范围0.01mm，挤压温度350-400℃，使用恒张力系统，雾化水冷技术，控制超导基体坯料的尺寸稳定性。挤压工序后基体截面如图1所示。
拉丝工序：先利用预制的相应拉丝模具对线坯束形，压缩铜材晶体结构，使其结构间隙缩小，提升超导基体硬度。使用独立鼓轮驱动拉丝设备，无速比，控制基体尺寸的稳定，防止断线。工艺控制吃丝量0.05mm以内，保证异形角结构不变化。拉丝速度控制在35米/分钟内。
二次拉丝工序：利用预制的相应钻石模具进一步缩小铜原子之间间隙，进一步提升超导基体硬度，同时利用钻石模具整形超导基体尺寸，提高超导基体表面质量，达到精度标准。尺寸控制在0.005mm以内，拉丝速度控制25米/分钟内。
第一次拉丝工序包括倒角成形工序，第二次拉丝工序进一步提升倒角精度。两次拉丝工序后超导基体截面如图2所示。
退火工序：采用大电流退火工艺，强化风冷，去除拉伸造成的内应力。温度控制400-410℃，热风循环，保证炉温均匀。车速14.9米/分钟，冷却风机1300rpm。
镀锡工序：通过工装将超导嵌入超导基体内，使用粘合剂拼接，拼接后，超导基体表层镀锡，防止基体氧化，同时也强化基体的整体结构。镀锡温度350-370℃。
Claims (8)
1.一种月牙形超导基体，其特征在于超导基体由两个结构体（1）组合而成，所述结构体（1）包括一上平面（101）、与所述上平面（101）平行的一下平面（102），以及上、下平面（101、102）之间的一垂直面（103）和一月牙形凹弧面（104）；所述垂直面（103）与上、下平面（101、102）相交处做倒角处理；所述凹弧面（104）与上、下平面（101、102）相交处做倒角处理形成第一倒角（R1）和第二倒角（R2）；一个结构体（1）的第一倒角（R1）和另一个结构体（1）的第二倒角（R2）组合配对，超导基体截面的整体外形为具有圆弧倒角的长方形。
2.一种超导线，其特征在于包括位于中心的超导线芯、包覆在超导线芯外面的超导基体以及用于粘合超导线芯和超导基体的粘合层，所述超导基体由两个结构体（1）组合而成，所述结构体（1）包括一上平面（101）、与所述上平面（101）平行的一下平面（102），以及上、下平面（101、102）之间的一垂直面（103）和一月牙形凹弧面（104）；所述垂直面（103）与上、下平面（101、102）相交处做倒角处理；所述凹弧面（104）与上、下平面（101、102）相交处做倒角处理形成第一倒角（R1）和第二倒角（R2）；一个结构体（1）的第一倒角（R1）和另一个结构体（1）的第二倒角（R2）组合配对，超导基体截面的整体外形为具有圆弧倒角的长方形。
3.如权利要求2所述超导线的制造方法，其特征在于包括如下工序：
挤压工序：采用低速强冷的挤压技术，利用挤压模具挤压出月牙形超导基体的线坯；
拉丝工序：利用拉丝模具对线坯束形，压缩铜材晶体结构，使其晶体结构间隙缩小，提升超导基体硬度；
二次拉丝工序：利用钻石模具进一步缩小铜原子之间间隙，进一步提升超导基体硬度，同时利用钻石模具整形超导基体尺寸，提高超导基体表面质量，达到精度标准；
退火工序：采用大电流退火工艺，强化风冷，去除拉伸造成的内应力；
镀锡工序：将超导线芯嵌入超导基体中心，使用粘合剂拼接，最终使用镀锡机镀锡。
4.如权利要求3所述超导线的制造方法，其特征在于挤压工序：
使用250后旋螺丝盖腔体工装，挤压模具精度范围0.01mm，挤压温度350-400℃，使用恒张力系统，雾化水冷技术，控制超导基体坯料尺寸稳定。
5.如权利要求3所述超导线的制造方法，其特征在于拉丝工序： 使用独立鼓轮驱动拉丝设备，无速比，控制超导基体尺寸的稳定，防止断线；工艺控制吃丝量0.05mm以内，保证异形角结构不变化；拉丝速度控制在35米/分钟内。
6.如权利要求3所述超导线的制造方法，其特征在于二次拉丝工序：
利用钻石模具提高尺寸精度，精度范围控制在0.005mm以内，拉丝速度控制在25米/分钟内。
7.如权利要求3所述超导线的制造方法，其特征在于退火工序：
温度控制400-410℃，热风循环，保证炉温均匀；车速14.9米/分钟，冷却风机1300rpm。
8.如权利要求3所述超导线的制造方法，其特征在于镀锡工序，镀锡温度350-370℃。
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