CN109961900A - 一种制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，取低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线；将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却；将热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起；最后再进行1～3道次圆形模具拉伸，即制得铜比不小于6：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，加工过程能够减少铜的加工成本，进而有效降低高铜比NbTi/Cu超导圆线的成本，适合高铜比NbTi/Cu超导圆线的大规模批量化生产。

Description

一种制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法
技术领域
本发明属于超导材料加工技术领域，具体涉及一种制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法。
背景技术
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；传统NbTi/Cu多芯超导线的制备一般包括合金制备、合金棒加工、多芯复合体组合与加工、多芯超导线的热处理等工艺过程；由于加工过程复杂以及成本高等因素的影响，所制备的NbTi/Cu多芯超导线的铜比一般都控制在4以下；但对于有些领域如3T以下磁共振成像(MRI)系统，其所用的NbTi超导磁体需要很高的稳定性，而铜比则是影响其稳定性的主要因素之一；铜比越高，其稳定性越好。因此，制备铜比高于6:1的NbTi/Cu多芯超导圆线对于获得高稳定的NbTi超导磁体至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种热镀锡法制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，解决了现有加工方法制备高铜比NbTi/Cu超导圆线时存在的加工过程复杂的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
步骤1，取低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起得异型线材；
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行圆形模具拉伸，即制得铜比不小于6：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线。
所述步骤2的热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为0.5％～3％，锡液的温度为260～300℃。
所述步骤2的热镀锡低铜比超导圆线的热镀锡速率为50～100m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为100～200m/min。
所述步骤3的异型模具为介于矩形和圆形间的异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为5～10％。
所述步骤4的圆形模具拉伸为1～3道次圆形模具拉伸，其加工率为10％～20％。
所述制得的高铜比NbTi/Cu超导线材的RRR值范围为80～150。本发明的RRR值通过锡液的温度和复合后加工率控制。
本发明通过热镀锡方法将低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和异型铜槽线在锡液中进行镀锡，再进行复合和冷加工，从而制备铜比大于6:1的NbTi/Cu超导圆线，加工过程能够减少铜的加工成本，进而有效降低高铜比NbTi/Cu超导圆线的成本，适合高铜比NbTi/Cu超导圆线的大规模批量化生产。
附图说明
图1是本发明中低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线的横截面金相图；
图2是本发明中异型铜槽线的设计图；
图3是本发明制得的高铜比NbTi/Cu超导圆线的横截面金相图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明的制备方法包括：
步骤1，如图1所示，取低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，如图2所示，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为0.5％～3％，锡液的温度为260～300℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为50～100m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为100～200m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度。所采用的复合加工率为5～10％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行1～3道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为10％～20％，即制得如图3所示的铜比不小于6：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线。
制得的高铜比NbTi/Cu超导圆线的RRR值范围为80～200，RRR值通过锡液的温度和复合后加工率控制。
本发明制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法的有益效果是，通过热镀锡方法将低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和异型铜槽线在锡液中进行镀锡，再进行复合和冷加工，从而制备铜比大于6:1的NbTi/Cu超导圆线，加工过程能够减少铜的加工成本，进而有效降低高铜比NbTi/Cu超导圆线的成本，适合高铜比NbTi/Cu超导圆线的大规模批量化生产。
实施例1：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为0.5mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为1％，锡液的温度为280℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为80m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为150m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为7％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行1道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为15％，加工后线材直径为1.2mm，即制得铜比不小于7：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为120。
实施例2：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为0.6mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为0.5％，锡液的温度为290℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为80m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为150m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为7％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行1道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为15％，加工后线材直径为1.3mm，即制得铜比不小于8：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为130。
实施例3：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为0.7mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为3％，锡液的温度为290℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为50m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为100m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为5％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行1道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为10％，加工后线材直径为1.4mm，即制得铜比不小于9：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为138。
实施例4：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为0.8mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为2％，锡液的温度为260℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为80m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为150m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为7％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行3道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为18％，加工后线材直径为1.5mm，即制得铜比不小于10：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为140。
实施例5：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为0.9mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为1.5％，锡液的温度为300℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为80m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为150m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为8％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行1道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为13％，加工后线材直径为1.6mm，即制得铜比不小于12：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为142。
实施例6：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为1.0mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为2.5％，锡液的温度为300℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为100m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为200m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为7％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行2道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为15％，加工后线材直径为1.7mm，即制得铜比不小于12：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为145。
实施例7：
步骤1，取铜比为0.8，芯数为55芯的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，圆线的尺寸为1.1mm，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线，该铜槽线底部需加工较大R角有利于最终圆形成型；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却，热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为2％，锡液的温度为300℃，低铜比超导圆线的热镀锡速率为80m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为150m/min；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起，所采用的异型模具为介于矩形和圆形间的一种异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为10％。
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行1道次圆形模具拉伸，采用的模具为圆形模具，模具角度为6度，其加工率为20％，加工后线材直径为1.8mm，即制得铜比不小于15：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线，RRR值范围为150。

Claims (6)

1.一种制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，取低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线，并加工与超导圆线尺寸相匹配的大R角异型铜槽线；
步骤2，将选取的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和加工的大R角异型铜槽线分别进行热镀锡并冷却；
步骤3，将步骤2热镀锡后且冷却至室温的低铜比NbTi/Cu多芯超导圆线和大R角异型铜槽线通过异型模具复合到一起得异型线材；
步骤4，将步骤3复合到一起异型线材进行圆形模具拉伸，即制得铜比不小于6：1的高铜比NbTi/Cu超导圆线。
2.根据权利要求1所述的制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，其特征在于，所述步骤2的热镀锡采用的锡液为SnIn合金，其中In的含量为0.5％～3％，锡液的温度为260～300℃。
3.根据权利要求1所述的制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，其特征在于，所述步骤2的热镀锡低铜比超导圆线的热镀锡速率为50～100m/min，异型铜槽线的热镀锡速率为100～200m/min。
4.根据权利要求1所述的制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，其特征在于，所述步骤3的异型模具为介于矩形和圆形间的异型模具，模具角度为6度，所采用的复合加工率为5～10％。
5.根据权利要求1所述的制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，其特征在于，所述步骤4的圆形模具拉伸为1～3道次圆形模具拉伸，其加工率为10％～20％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备高铜比NbTi/Cu超导圆线的方法，其特征在于，所述制得的高铜比NbTi/Cu超导线材的RRR值范围为80～150。
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