CN108735378B - 一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法 - Google Patents

一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn‑5％Cu合金，再绞制成多股导体。采用绕包设备将Sn‑5％Cu合金薄条缠绕在多股导体表面上，然后置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起。本发明方法制得的高铜比NbTi/Cu超导体的临界电流大于10000A，RRR值大于100，满足了高能磁体对大铜比、高工作电流的要求。

Description

一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法
技术领域
本发明属于超导线材加工技术领域，涉及一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法。
背景技术
高能超导磁体因储存着较高的能量，承载着较高的电流，电流达到万安级。超导体中热扰动可通过铜基体转移到冷却媒介中，减少了磁体失超的风险。因此应磁体运行稳定性的要求，高能超导磁体需要大铜比的超导缆。而由超导线直接绞成的超导缆铜比一般不大于7，该铜比较低，不能满足使用需求。超导缆由多股超导线材绞制成，铜槽线由铜棒直接加工而成，将超导缆镶嵌到铜槽线中相对简单，在保证大电流的条件下，铜比大大升高，且能够满足高能超导磁体高电流、高铜比稳定性的需求，适用于高能超导磁体，具有高工作电流、低交流损耗、高稳定性等特点。
高能超导磁体中最常用的是NbTi超导体，目前NbTi超导体主要应用于磁共振成像(MRI)、核磁共振(NMR)、实验室仪器、粒子加速器、电力、扫雷、矿石磁分离、磁悬浮列车、超导储能(SMES)等领域。目前全世界需使用NbTi超导线约3600吨，而其中高铜比超导线材所占比例约为80％，NbTi超导线材的制备和批量生产成为重中之重。若能将NbTi超导线材制成具有高工作电流、低交流损耗、高稳定性的NbTi超导缆非常有必要且有意义。但目前NbTi超导缆的制备仍然是个空白，该领域亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，解决了现有技术中大铜比、高载流超导体的空白，满足了高能磁体对大铜比、高工作电流的要求。
本发明所采用的技术方案是，一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，具体包括以下步骤。
步骤1，将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金；
步骤2，将表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，并加工槽宽和槽深与导体尺寸相匹配的异型铜槽线；
步骤3，采用绕包设备将Sn-5％Cu合金薄条缠绕在步骤2中的多股导体表面上。
步骤4，将绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，之后在管式真空感应炉中进行加热，将锡薄条完全融化从而使导体和铜槽线完全结合到一起。
优选地，步骤1中，锡液的加热温度为300～320℃，热镀锡速度为80-120m/min，在这种镀锡条件下线材表面的镀锡质量较好。
优选地，所述步骤2中，绞缆节距为100～200mm，圆线直径为0.2mm～2mm，股数为3～48。
优选地，所述步骤3中，Sn-5％Cu合金薄条的厚度为0.05～0.1mm，该厚度可保证在后续的感应加热过程中全部融化。Sn-5％Cu合金薄条绕包导体的节距为5～15mm，绕包方式为50％叠包或者67.7％叠包，这两种叠包方式可以保证无漏包覆情况发生。
优选地，所述步骤4中，步骤4中轧制加工率为5％～15％，管式真空感应炉的真空度需小于10-6Pa，感应加热功率为10～15KW，轧制速度和导体经过管式真空感应加热炉的速度均为15～30m/min，在该加热功率和轧制速度的条件下，包裹在超导缆表面的Sn-5％Cu合金薄条可完全融化，超导缆和铜槽线的焊接质量较高。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，采用超导线镀锡，超导缆包覆锡箔条，并将其嵌入到铜槽线中整体进行感应加热从而镶嵌到一起，解决了超导体铜比低的限制，满足了高能磁体对大铜比、高工作电流的要求。
附图说明
图1是本发明多股导体的示意图；
图2是异型铜槽线示意图；
图3是导体和铜槽线结合到一起的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，锡液的加热温度为300～320℃，热镀锡速度为80-120m/min，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金。
步骤2，将步骤1中表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，如图1所示，绞缆节距为100～200mm，圆线直径为0.2mm～2mm，股数为3～48。并加工槽宽和槽深与导体尺寸相匹配的异型铜槽线，如图2所示。
步骤3，采用绕包设备将市售的Sn-5％Cu合金薄条螺旋式缠绕在步骤2中的多股导体表面上，Sn-5％Cu合金薄条的厚度为0.05～0.1mm，Sn-5％Cu合金薄条绕包导体的节距为5～15mm，绕包方式为50％叠包或者67.7％叠包。
步骤4，将步骤3中绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，轧制加工率为5％～15％，轧制速度为15～30m/min，。之后在管式真空感应炉中进行加热，管式真空感应炉的真空度需小于10-6Pa，感应加热功率为10～15KW，导体经过管式真空感应加热炉的速度为15～30m/min，确保Sn-5％Cu薄条融化并填充到超导体和铜槽线的缝隙中，从而使导体和铜槽线完全结合到一起，如图3所示。
制得的高铜比NbTi/Cu超导体的临界电流大于10000A，电流值由超导线直径和股数决定。RRR值大于100，RRR值通过管式真空感应炉的速度控制。例如，以下实施例1制备的导体铜比5.2，4T下临界电流为12080A，RRR值为189，而采用现有技术无法制备同类型导体。
实施例1
将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金，锡液的加热温度为300℃，热镀锡速度为100m/min。；将表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，绞缆节距为100mm，圆线直径为0.7mm，股数为7。异型铜槽线宽度4.5mm，高度为3.5mm，U型槽宽和槽深为2.3和2.4mm；采用绕包设备将市售的厚度为0.05mm的Sn-5％Cu合金薄条螺旋式缠绕在多股导体表面上，绕包节距为5mm，绕包方式为50％叠包。绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，轧制加工率为5％％，之后在管式真空感应炉中进行加热，管式真空感应炉的真空度需小于10-6Pa，感应加热功率为10KW，轧制速度(导体经过管式真空感应加热炉的速度)为15m/min，确保Sn-5％Cu薄条融化并填充到超导体和铜槽线的缝隙中从而使导体和铜槽线完全结合到一起。
实施例2
将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金，锡液的加热温度为310℃，热镀锡速度为120m/min。；将表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，绞缆节距为150mm，圆线直径为0.4mm，股数为24。异型铜槽线宽度7.5mm，高度为5.5mm，U型槽宽和槽深为3.2和3.4mm；；采用绕包设备将市售的厚度为0.1mm的Sn-5％Cu合金薄条螺旋式缠绕在多股导体表面上，绕包节距为10mm，绕包方式为67.7％叠包。绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，轧制加工率为10％，之后在管式真空感应炉中进行加热，管式真空感应炉的真空度需小于10-6Pa，感应加热功率为15KW，轧制速度(导体经过管式真空感应加热炉的速度)为25m/min，确保Sn-5％Cu薄条融化并填充到超导体和铜槽线的缝隙中从而使导体和铜槽线完全结合到一起。
实施例3
将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金，锡液的加热温度为320℃，热镀锡速度为120m/min。；将表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，绞缆节距为200mm，圆线直径为0.3mm，股数为48。异型铜槽线宽度14mm，高度为8mm，U型槽宽和槽深为3.0和3.4mm；采用绕包设备将市售的厚度为0.1mm的Sn-5％Cu合金薄条螺旋式缠绕在多股导体表面上，绕包节距为5mm，绕包方式为50％叠包。绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，轧制加工率为15％，之后在管式真空感应炉中进行加热，管式真空感应炉的真空度需小于10-6Pa，感应加热功率为15KW，轧制速度(导体经过管式真空感应加热炉的速度)为30m/min，确保Sn-5％Cu薄条融化并填充到超导体和铜槽线的缝隙中从而使导体和铜槽线完全结合到一起。

Claims (2)

1.一种高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤。
步骤1，将NbTi/Cu多芯超导圆线进行热镀锡，使表面均匀涂覆一层Sn-5％Cu合金，锡液的加热温度为300～320℃，热镀锡速度为80-120m/min；
步骤2，将表面覆锡后的NbTi/Cu多芯超导圆线绞制成多股导体，并加工槽宽和槽深与导体尺寸相匹配的异型铜槽线；
步骤3，采用绕包设备将Sn-5％Cu合金薄条缠绕在步骤2中的多股导体表面上，Sn-5％Cu合金薄条的厚度为0.05～0.1mm，Sn-5％Cu合金薄条绕包导体的节距为5～15mm，绕包方式为50％叠包或者67.7％叠包；
步骤4，将绕包锡薄条后的导体置于异型铜槽线中，采用轧制的方式将二者镶嵌到一起，之后在管式真空感应炉中进行加热，将锡薄条完全融化从而使导体和铜槽线完全结合到一起，轧制加工率为5％～15％，管式真空感应炉的真空度需小于10-6Pa，感应加热功率为10～15KW，轧制速度和导体经过管式真空感应加热炉的速度均为15～30m/min。
2.根据权利要求1所述的高电流高稳定性NbTi超导体制备方法，其特征在于，所述步骤2中，绞缆节距为100～200mm，圆线直径为0.2mm～2mm，股数为3～48。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110767376B (zh) * 2019-11-14 2020-12-08 中国科学院合肥物质科学研究院 一种适用于提高高温超导复合化导体力学性能的热成型方法
CN110970171B (zh) * 2019-11-14 2021-01-01 西部超导材料科技股份有限公司 一种提高NbTi超导线材RRR值和屈服强度的方法
CN111029032B (zh) * 2019-11-18 2021-07-06 西部超导材料科技股份有限公司 一种提高NbTi超导线材表面质量的方法
CN111599530B (zh) * 2020-05-15 2021-08-03 西部超导材料科技股份有限公司 获取超导线材铜槽线加工率的方法
CN113798787B (zh) * 2021-08-30 2022-11-15 桂林电子科技大学 一种全金属间化合物接头的制备方法
CN116665986B (zh) * 2023-07-26 2023-10-13 西安聚能超导线材科技有限公司 一种降低wic超导线材结合力的方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5671324B2 (ja) * 2010-12-14 2015-02-18 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体の製造方法、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材、及び超電導マグネットシステム
CN102708988B (zh) * 2012-06-07 2013-10-30 无锡统力电工有限公司 一种低温复合超导导线及其制作方法
JP2014143056A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Hitachi Cable Ltd 超電導線材の前駆体および超電導線材
CN103831500B (zh) * 2014-03-05 2016-04-13 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种超导磁体出线端的焊接方法
CN106328306B (zh) * 2016-08-30 2018-07-24 西部超导材料科技股份有限公司 一种镶嵌焊接法制备高铜比NbTi/Cu超导线材的方法
CN108091446B (zh) * 2017-12-05 2019-10-22 西部超导材料科技股份有限公司 一种无铅焊接法制备高铜比NbTi/Cu超导线材的方法

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