CN110391049B - 一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，包括：将NbTi合金棒装入CuNi管中，制成NbTi/CuNi单芯坯锭；将NbTi/CuNi单芯坯锭进行挤压获得NbTi/CuNi单芯挤压棒；将NbTi/CuNi单芯挤压棒在拉伸机上进行多次拉伸、退火热处理后制成NbTi/CuNi单芯液位计线。与NbTi/Cu单芯液位计线相比，本发明制得的NbTi/CuNi单芯液位计线具有以下优点：测量超导磁体中液氦液面变化时电阻值更高，电阻变化更敏感，减少了电功消耗和液氦消耗，降低了超导磁体的使用成本；不同位置处电阻均匀性更高，能精确测量超导磁体中液氦液面位置，提高了工作效率。

Description

一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法
技术领域
本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法。
背景技术
低温超导磁体是将超导线绕成螺线管线圈，在线圈中通过一定电流产生磁场，当线圈内温度接近绝对零度时，线圈内电阻几乎为零，成为超导体。一旦在超导线圈中充入一定电流强度的电流，此电流会持续不断地在线圈中循环流动，从而形成稳定的永久磁场。
为保持永久磁场，需将超导磁体的线圈放入液氦环境中，而超导磁体线圈中的液氦在使用过程中有一定的消耗，消耗至一定液面时需要补充液氦。为了对线圈内的液氦的液位进行定点控制，准确地补充液氦保护超导线圈，需在超导磁体中增加反映液氦液面位置的液位计。
传统的超导磁体用液位计线采用NbTi/Cu单芯线制备，利用超导线在低温下所具有的超导性能，当液位计探头侵没在超导磁体的液氦液体中时，呈超导态，电阻为零；当处于液氦冷蒸气中时，由于温度高于临界温度，液位计探头中线材呈正常态，电阻为一定值。但NbTi/Cu单芯线的线电阻较小，通常小于50Ω/m，使得超导线圈在通电流过程中会有一定的电功消耗和液氦消耗，增加超导磁体的使用成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，将NbTi合金棒装入较高电阻的CuNi铜管中，封焊后，经过挤压，拉拔和退火热处理制成NbTi/CuNi单芯液位计线。该方法制得的NbTi/CuNi单芯液位计线，提高了电阻均匀性和测量精度，减小了电功消耗和液氦消耗，降低了成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，具体包括以下步骤：
1)将NbTi合金棒装入CuNi管中，制成NbTi/CuNi单芯坯锭；
2)将NbTi/CuNi单芯坯锭进行挤压，获得NbTi/CuNi单芯挤压棒；
3)将NbTi/CuNi单芯挤压棒在拉伸机上进行多次拉伸、退火热处理后制成NbTi/CuNi单芯液位计线。
进一步地，所述步骤1)将NbTi合金棒装入CuNi管中，制成NbTi/CuNi单芯坯锭，具体包括：
1.1)将NbTi合金棒装入CuNi管中；
1.2)CuNi管的两端用CuNi盖焊接盖封形成NbTi/CuNi包套；
1.3)在包套的表面均匀涂抹石墨润滑剂，制成NbTi/CuNi单芯坯锭。
进一步地，所述步骤1.1)中NbTi合金棒选用直径为30-200mm的Nb47％Ti合金棒；所述CuNi管的直径为50-290mm，且CuNi管中Ni的含量为10％-35％。
进一步地，所述步骤1.2)中的焊接，将其焊接真空度控制在10-3Pa内后，再继续抽真空1-3h后进行焊接，焊接电流为35-100mA，焊接次数为2-4次。
进一步地，所述步骤1.3)中石墨润滑剂的温度为50-120℃。
进一步地，所述步骤2)中将NbTi/CuNi单芯坯锭进行挤压，具体步骤如下：
2.1)将NbTi/CuNi单芯坯锭在650-850℃下保温60-120min；
2.2)选择直径为20-150mm的挤压模进行挤压，挤压比为5-15，挤压速度为10mm/s-40mm/s。
进一步地，所述步骤2)中NbTi/CuNi单芯挤压棒的直径为25-130mm。
进一步地，所述NbTi/CuNi单芯坯锭与挤压模之间涂抹有润滑剂，所述润滑剂为石墨及汽缸油的混合物。
进一步地，所述步骤3)中拉伸机的拉伸速度为2-100m/min，拉伸加工率为5％-25％/道次，退火加工率为50％-150％/道次。
进一步地，所述步骤3)中NbTi/CuNi单芯液位计线的直径为0.03-0.10mm。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：通过将NbTi合金棒装入较高电阻的CuNi铜管中，封焊后，经过挤压，拉拔和退火热处理制成NbTi/CuNi单芯液位计线。所述NbTi/CuNi单芯液位计线与NbTi/Cu单芯液位计线相比，具有以下优点：1)测量超导磁体中液氦液面变化时电阻值更高，电阻变化更敏感，减少了电功消耗和液氦消耗，降低了超导磁体的使用成本；(2)不同位置处电阻均匀性更高，能精确测量超导磁体中液氦液面位置，提高了工作效率。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本发明提供了一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，具体包括以下步骤：
1)将NbTi合金棒装入CuNi管中，制成NbTi/CuNi单芯坯锭；
2)将NbTi/CuNi单芯坯锭进行挤压，获得NbTi/CuNi单芯挤压棒；
3)将NbTi/CuNi单芯挤压棒在拉伸机上进行多次拉伸、退火热处理后制成NbTi/CuNi单芯液位计线。
进一步地，所述步骤1)将NbTi合金棒装入CuNi管中，制成NbTi/CuNi单芯坯锭，具体包括：
1.1)将NbTi合金棒装入CuNi管中；
1.2)CuNi管的两端用CuNi盖焊接盖封形成NbTi/CuNi包套；
1.3)在包套的表面均匀涂抹石墨润滑剂，制成NbTi/CuNi单芯坯锭。
进一步地，所述步骤1.1)中NbTi合金棒选用直径为30-200mm的Nb47％Ti合金棒；所述CuNi管的直径为50-290mm，且CuNi管中Ni的含量为10％-35％。
进一步地，所述步骤1.2)中的焊接，将其焊接真空度控制在10-3Pa内后，再继续抽真空1-3h后进行焊接，焊接电流为35-100mA，焊接次数为2-4次。
进一步地，所述步骤1.3)中石墨润滑剂的温度为50-120℃。
进一步地，所述步骤2)中将NbTi/CuNi单芯坯锭进行挤压，具体步骤如下：
2.1)将NbTi/CuNi单芯坯锭在650-850℃下保温60-120min；
2.2)选择直径为20-150mm的挤压模进行挤压，挤压比为5-15，挤压速度为10mm/s-40mm/s。
进一步地，所述步骤2)中NbTi/CuNi单芯挤压棒的直径为25-130mm。
进一步地，所述NbTi/CuNi单芯坯锭与挤压模之间涂抹有润滑剂，所述润滑剂为石墨及汽缸油的混合物。
进一步地，所述步骤3)中拉伸机的拉伸速度为2-100m/min，拉伸加工率为5％-25％/道次，退火加工率为50％-150％/道次。
进一步地，所述步骤3)中NbTi/CuNi单芯液位计线的直径为0.03-0.10mm。其中，NbTi/CuNi单芯液位计线的低温电阻大于150Ω/m，且公差控制在±2Ω/m以内。
实施例2
本发明还提供了一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将直径为Φ30mm的Nb47％Ti合金棒组装到外径为Φ50mm的Cu10％Ni管中，两端用Cu10％Ni盖焊接盖封，焊接真空度<10-3Pa，继续抽空1h后焊接，焊接电流为35mA，进行2次重复封焊，形成NbTi/CuNi包套，焊接后在包套表面均匀涂抹石墨润滑剂，润滑剂温度控制在60℃，得到NbTi/CuNi单芯坯锭；
步骤二、将NbTi/CuNi单芯坯锭置入感应炉中加热至700℃，保温60min后进行挤压，挤压比为6，挤压模直径为Φ20mm，挤压速度为20mm/s，并用润滑剂润滑坯锭与挤压模之间，挤压完成后获得直径为20mm的NbTi/CuNi单芯挤压棒；
步骤三、将NbTi/CuNi单芯挤压棒在拉伸机上进行拉伸，拉伸速度30m/min，加工率选择20％/道次，退火加工率选择150％/道次，拉伸至Φ0.03mm，可得到单位长度低温电阻为168Ω/m，且公差控制在±2Ω/m以内的NbTi/CuNi单芯液位计线。
实施例3
步骤一、将直径为Φ110mm的Nb47％Ti合金棒组装到外径为Φ190mm的Cu15％Ni管中，两端用Cu15％Ni盖焊接盖封，焊接真空度<10-3Pa，继续抽空1h后焊接，焊接电流为60mA，进行2次重复封焊，形成NbTi/CuNi包套，焊接后在包套表面均匀涂抹石墨润滑剂，润滑剂温度控制在60℃，得到NbTi/CuNi单芯坯锭；
步骤二、将NbTi/CuNi单芯置入感应炉中加热至800℃，保温120min后进行挤压，挤压比为10，挤压模直径为Φ60mm，挤压速度为15mm/s，并用润滑剂润滑坯锭与挤压模之间，挤压完成后获得直径为60mm的NbTi/CuNi单芯挤压棒；
步骤三、将挤压棒在拉伸机上进行拉伸，拉伸速度20m/min，加工率选择20％/道次，退火加工率选择100％/道次，拉伸至Φ0.05mm，可得到单位长度低温电阻为183Ω/m，且公差控制在±2Ω/m以内的NbTi/CuNi单芯液位计线。
实施例4：
本发明还提供了一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将直径为Φ200mm的Nb47％Ti合金棒组装到外径为Φ290mm的Cu30％Ni管中，两端用Cu30％Ni盖焊接盖封，焊接真空度<10-3Pa，继续抽空1h后焊接，焊接电流为90mA，进行3次重复封焊，形成NbTi/CuNi包套，焊接后在包套表面均匀涂抹石墨润滑剂，润滑剂温度控制在80℃，得到NbTi/CuNi单芯坯锭；
步骤二、将NbTi/CuNi单芯置入感应炉中加热至850℃，保温60min后进行挤压，挤压比为15，挤压模直径为Φ75mm，挤压速度为10mm/s，并用润滑剂润滑坯锭与挤压模之间，挤压完成后获得直径为75mm的NbTi/CuNi单芯挤压棒；
步骤三、将挤压棒在拉伸机上进行拉伸，拉伸速度30m/min，加工率选择10％/道次，退火加工率选择50％/道次，拉伸至Φ0.10mm，可得到低温电阻为171Ω/m，且公差控制在±2Ω/m以内的NbTi/CuNi单芯液位计线。
综上，本发明提供的这种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，将NbTi合金棒装入较高电阻的CuNi铜管中，封焊后，经过挤压，拉拔和退火热处理制成NbTi/CuNi单芯液位计线。该方法制得的NbTi/CuNi单芯液位计线，提高了电阻均匀性和测量精度，减小了电功消耗和液氦消耗，降低了成本。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (2)

1.一种制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将NbTi合金棒装入CuNi管中，制成NbTi/CuNi单芯坯锭，具体包括：
1.1)将NbTi合金棒装入CuNi管中，所述NbTi合金棒选用直径为30-200mm的Nb47％Ti合金棒；所述CuNi管的外径为50-290mm，且CuNi管中Ni的含量为10％-35％；
1.2)CuNi管的两端用CuNi盖焊接盖封形成NbTi/CuNi包套，所述焊接，将真空度控制在10-3Pa内后，再继续抽真空1-3h后进行焊接，焊接电流为35-100mA，进行2-4次重复封焊；
1.3)在包套的表面均匀涂抹石墨润滑剂，制成NbTi/CuNi单芯坯锭，所述石墨润滑剂的温度为50-120℃；
2)将NbTi/CuNi单芯坯锭进行挤压，获得NbTi/CuNi单芯挤压棒，所述NbTi/CuNi单芯挤压棒的直径为25-130mm，具体步骤如下：
2.1)将NbTi/CuNi单芯坯锭在650-850℃下保温60-120min；
2.2)选择直径为20-150mm的挤压模进行挤压，挤压比为5-15，挤压速度为10mm/s-40mm/s；
3)将步骤2)制得的直径为25-130mm的NbTi/CuNi单芯挤压棒在拉伸机上进行多次拉伸、退火热处理后制成直径为0.03-0.10mm的NbTi/CuNi单芯液位计线。
2.根据权利要求1所述的制备NbTi/CuNi单芯液位计线的方法，其特征在于，所述NbTi/CuNi单芯坯锭与挤压模之间涂抹有用以润滑的石墨及气缸油的混合物。
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