CN111952009B - 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法 - Google Patents

一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111952009B
CN111952009B CN202010859146.7A CN202010859146A CN111952009B CN 111952009 B CN111952009 B CN 111952009B CN 202010859146 A CN202010859146 A CN 202010859146A CN 111952009 B CN111952009 B CN 111952009B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nbti
powder
core
pure
ingot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010859146.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111952009A (zh
Inventor
郭强
李建峰
刘向宏
冯勇
张平祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Western Superconducting Technologies Co Ltd
Original Assignee
Western Superconducting Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Superconducting Technologies Co Ltd filed Critical Western Superconducting Technologies Co Ltd
Priority to CN202010859146.7A priority Critical patent/CN111952009B/zh
Publication of CN111952009A publication Critical patent/CN111952009A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111952009B publication Critical patent/CN111952009B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/04—Single wire
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，包括：S1、将NbTi粉末和纯Ti粉末或者纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌；S2、将NbTi/Ti粉末或者NbTi/Nb粉末装入套管中并进行整体除气；S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Ti或纯Nb且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭；S4、将步骤S3得到的NbTi/Cu单芯锭加热保温后进行挤压，获得NbTi/Cu单芯挤压棒；S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒。

Description

一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法
技术领域
本发明属于超导材料加工方法技术领域，尤其涉及一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法。
背景技术
为了获得大量、弥散分布的α-Ti沉淀相和多种钉扎中心，提高NbTi/Cu超导线材的临界电流密度，传统的NbTi/Cu单芯棒在二次组装后需要采用多次时效热处理和多道次冷拉拔相结合的加工工艺。而为了防止时效热处理过程中Ti元素与无氧铜基体发生反应，NbTi/Cu单芯棒组装时将NbTi合金和无氧铜管之间增加阻隔层，这些因素导致了NbTi/Cu单芯棒加工过程工序繁琐，加工成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，解决了现有方法制备NbTi/Cu单芯棒在组装时需增加阻隔层的问题，简化了NbTi/Cu单芯棒的加工工艺，大大降低了NbTi/Cu单芯棒的制造成本，具有广阔的应用前景。
本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：
S1、将NbTi粉末和纯Ti粉末或者纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌；
S2、将步骤S1制得的NbTi/Ti粉末或者NbTi/Nb粉末装入套管中并进行整体除气，所述套管由两层组成，内层为无氧铜包套，外层为不锈钢包套；
S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Ti或纯Nb且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭；
S4、将步骤S3得到的NbTi/Cu单芯锭加热保温后进行挤压，获得NbTi/Cu单芯挤压棒；
S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒。
可选地，所述步骤S1中NbTi粉末尺寸为50μm～300μm，纯Ti或者纯Nb粉末尺寸为10μm～200μm，纯Ti或纯Nb粉末占混合物重量比例的5％～30％。
可选地，所述步骤S2中不锈钢包套的外径为Φ100mm～Φ300mm，不锈钢包套的壁厚为10mm～50mm。
可选地，所述步骤S2中除气过程在真空条件下完成，真空度在 1×10-6Pa以上，保温温度为400℃～600℃，保温时间为3h～6h。
可选地，所述步骤S3中热等静压加热温度为700℃～1500℃，保温时间为1h～4h，载荷为120MPa～180MPa。
可选地，所述步骤S4具体包括：将NbTi/Cu单芯锭在500℃～800℃下保温60min～300min后进行挤压，挤压比为6～15，挤压速度为40mm/s ～60mm/s，并选用石墨及汽缸油的混合物作为NbTi/Cu锭与挤压模之间的润滑剂，挤压完成后得到直径为Φ20mm～Φ100mm的NbTi/Cu单芯挤压棒。
可选地，所述步骤S5中拉拔速度为5m/min～100m/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的目的在于提供一种粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，解决了现有方法制备NbTi/Cu单芯棒在组装时需增加阻隔层，在二次组装后仍需要采用多次时效热处理的加工工艺，可以有效保证超导线材临界电流密度的同时，省去阻隔层设计，具有广阔的应用前景。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的步骤S2中套管的结构图；
图2为本发明最终制得的NbTi/Cu单芯棒的实物图；
其中：1、不锈钢包套；2、无氧铜包套；3、NbTi/Ti或NbTi/Nb的混合粉末；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明的一种粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法做进一步详细描述，如图1所示，其方法包括以下步骤：
S1、将NbTi粉末和纯Ti粉末或者纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌，其中，NbTi粉末尺寸为50μm～300μm，纯Ti或者纯Nb粉末尺寸为 10μm～200μm，纯Ti或纯Nb粉末占混合物重量比例的5％～30％；
S2、将步骤S1制得的NbTi/Ti粉末或者NbTi/Nb粉末装入套管中并进行整体除气，所述套管由两层组成，内层为无氧铜包套，外层为不锈钢包套，其中，不锈钢包套的外径为Φ100mm～Φ300mm，不锈钢包套的壁厚为10mm～50mm，除气过程在真空条件下完成，真空度在1×10-6Pa以上，保温温度为400℃～600℃，保温时间为3h～6h；
S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Ti或纯Nb且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭，其中，热等静压加热温度为700℃～1500℃，保温时间为1h～4h，载荷为120MPa～180Mpa；
S4、将NbTi/Cu单芯锭在500℃～800℃下保温60min～300min后进行挤压，挤压比为6～15，挤压速度为40mm/s～60mm/s，并选用石墨及汽缸油的混合物作为NbTi/Cu锭与挤压模之间的润滑剂，挤压完成后得到直径为Φ20mm～Φ100mm的NbTi/Cu单芯挤压棒；
S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒，拉拔速度为5m/min～100m/min。
下面结合具体的工艺处理过程进行说明：
实施例1
S1、将NbTi粉末和纯Ti粉末进行混合并均匀搅拌，其中，NbTi粉末尺寸为100μm，重量为32kg,纯Ti粉末尺寸为20μm，重量为8kg, 纯Ti粉末占混合物重量比例的20％；
S2、将步骤S1制得的NbTi/Ti粉末装入套管中并进行整体除气，所述套管由两层组成，内层为无氧铜包套，外层为不锈钢包套，其中，不锈钢包套的外径为Φ100mm，不锈钢包套的壁厚为10mm，除气过程在真空条件下完成，真空度在1.2×10-6Pa以上，保温温度为450℃，保温时间为4h，不锈钢包套内的填充系数为92.8％；
S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Ti且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭，其中，热等静压加热温度为750℃，保温时间为3h，载荷为140Mpa；
S4、将NbTi/Cu单芯锭在650℃下保温240min后进行挤压，挤压比为11，挤压速度为40mm/s，并选用石墨及汽缸油的混合物作为NbTi/Cu 锭与挤压模之间的润滑剂，挤压完成后得到直径为Φ30mm的NbTi/Cu 单芯挤压棒；
S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒，拉拔速度为5m/min～100m/min，加工率为20％/ 道次。
实施例2
S1、将NbTi粉末和纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌，其中，NbTi粉末尺寸为50μm，重量为90kg,纯Nb粉末尺寸为50μm，重量为10kg, 纯Nb粉末占混合物重量比例的10％；
S2、将步骤S1制得的NbTi/Nb粉末装入套管中并进行整体除气，所述套管由两层组成，内层为无氧铜包套，外层为不锈钢包套，其中，不锈钢包套的外径为Φ200mm，不锈钢包套的壁厚为20mm，除气过程在真空条件下完成，真空度在1.2×10-6Pa以上，保温温度为500℃，保温时间为4h，不锈钢包套内的填充系数为94.2％；
S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Nb且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭，其中，热等静压加热温度为800℃，保温时间为3h，载荷为150Mpa；
S4、将NbTi/Cu单芯锭在650℃下保温240min后进行挤压，挤压比为11，挤压速度为50mm/s，并选用石墨及汽缸油的混合物作为NbTi/Cu 锭与挤压模之间的润滑剂，挤压完成后得到直径为Φ60mm的NbTi/Cu 单芯挤压棒；
S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒，拉拔速度为5m/min～100m/min，加工率为20％/ 道次。
实施例3
S1、将NbTi粉末和纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌，其中，NbTi粉末尺寸为300μm，重量为190kg,纯Nb粉末尺寸为10μm，重量为10kg, 纯Nb粉末占混合物重量比例的5％；
S2、将步骤S1制得的NbTi/Nb粉末装入套管中并进行整体除气，所述套管由两层组成，内层为无氧铜包套，外层为不锈钢包套，其中，不锈钢包套的外径为Φ300mm，不锈钢包套的壁厚为30mm，除气过程在真空条件下完成，真空度在1.2×10-6Pa以上，保温温度为550℃，保温时间为4h，不锈钢包套内的填充系数为95.9％；
S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Nb且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭，其中，热等静压加热温度为850℃，保温时间为3h，载荷为160Mpa；
S4、将NbTi/Cu单芯锭在650℃下保温240min后进行挤压，挤压比为11，挤压速度为60mm/s，并选用石墨及汽缸油的混合物作为NbTi/Cu 锭与挤压模之间的润滑剂，挤压完成后得到直径为Φ60mm的NbTi/Cu 单芯挤压棒；
S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒，拉拔速度为5m/min～100m/min，加工率为20％/ 道次。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利 要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、将NbTi粉末和纯Ti粉末或者纯Nb粉末进行混合并均匀搅拌；
所述NbTi粉末尺寸为50μm～100μm，纯Ti或者纯Nb粉末尺寸为10μm～200μm，纯Ti或纯Nb粉末占混合物重量比例的5％～30％；
S2、将步骤S1制得的NbTi/Ti粉末或者NbTi/Nb粉末装入套管中并进行整体除气，所述套管由两层组成，内层为无氧铜包套，外层为不锈钢包套；
S3、将步骤S2获得的包套进行热等静压，通过车削去掉不锈钢包套获得含有纯Ti或纯Nb且颗粒均匀分布的NbTi/Cu锭，即NbTi/Cu单芯锭；
S4、将步骤S3得到的NbTi/Cu单芯锭加热保温后进行挤压，获得NbTi/Cu单芯挤压棒；
S5、将步骤S4得到的NbTi/Cu单芯挤压棒在拉伸机上进行多道次拉拔，制得NbTi/Cu单芯棒。
2.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，其特征在于，所述步骤S2中不锈钢包套的外径为Φ100mm～Φ300mm，不锈钢包套的壁厚为10mm～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，其特征在于，所述步骤S2中除气过程在真空条件下完成，真空度在1×10-6Pa以上，保温温度为400℃～600℃，保温时间为3h～6h。
4.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，其特征在于，所述步骤S3中热等静压加热温度为700℃～1500℃，保温时间为1h～4h，载荷为120MPa～180MPa。
5.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：将NbTi/Cu单芯锭在500℃～800℃下保温60min～300min后进行挤压，挤压比为6～15，挤压速度为40mm/s～60mm/s，并选用石墨及汽缸油的混合物作为NbTi/Cu锭与挤压模之间的润滑剂，挤压完成后得到直径为Φ20mm～Φ100mm的NbTi/Cu单芯挤压棒。
6.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法，其特征在于，所述步骤S5中拉拔速度为5m/min～100m/min。
CN202010859146.7A 2020-08-24 2020-08-24 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法 Active CN111952009B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010859146.7A CN111952009B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010859146.7A CN111952009B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111952009A CN111952009A (zh) 2020-11-17
CN111952009B true CN111952009B (zh) 2022-04-08

Family

ID=73359844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010859146.7A Active CN111952009B (zh) 2020-08-24 2020-08-24 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111952009B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687883A (en) * 1985-09-06 1987-08-18 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Method for producing superconductive wires
US5226947A (en) * 1992-02-17 1993-07-13 Wisconsin Alumni Research Foundation Niobium-titanium superconductors produced by powder metallurgy having artificial flux pinning centers
CN104538543A (zh) * 2014-12-11 2015-04-22 西部超导材料科技股份有限公司 一种低温超导线材用NbTi棒的制备方法
CN105070405A (zh) * 2015-07-30 2015-11-18 西部超导材料科技股份有限公司 一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013871A1 (ja) * 2002-08-05 2004-02-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 超電導線材の製造方法
US9385295B2 (en) * 2008-08-08 2016-07-05 Supramagnetics, Inc. Powder and rod process for forming superconducting wire and method of manufacture thereof
CN101707083B (zh) * 2009-12-15 2012-01-25 中国科学院电工研究所 采用银包套制备的铁基化合物超导线材或带材
CN109903927A (zh) * 2019-01-30 2019-06-18 中国科学院电工研究所 一种复合包套铁基超导线带材的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687883A (en) * 1985-09-06 1987-08-18 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Method for producing superconductive wires
US5226947A (en) * 1992-02-17 1993-07-13 Wisconsin Alumni Research Foundation Niobium-titanium superconductors produced by powder metallurgy having artificial flux pinning centers
CN104538543A (zh) * 2014-12-11 2015-04-22 西部超导材料科技股份有限公司 一种低温超导线材用NbTi棒的制备方法
CN105070405A (zh) * 2015-07-30 2015-11-18 西部超导材料科技股份有限公司 一种提高超导用NbTi/Cu单芯棒挤压成品率的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111952009A (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111952008B (zh) 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu超导线材的方法
CN107275002B (zh) 一种铌三铝超导线材前驱体的制备方法
CN114783681B (zh) 一种超低损耗NbTi超导线材的制备方法
CN110993185B (zh) 一种Ti掺杂内锡法Nb3Sn前驱体线材的制备方法
CN101859612B (zh) 一种Nb3Sn线材用CuNb复合管的制备方法
GB1561751A (en) Superconductor composite and method of making the same
CN116453757B (zh) 一种低铜比Nb3Sn超导线材的制备方法
CN114694894A (zh) 一种短程扩散式Nb3Sn超导线材的制备方法
JP2009016334A (ja) ＭｇＢ２超伝導線材の製造方法
CN111952009B (zh) 一种用粉末冶金法制备NbTi/Cu单芯棒的方法
CN108806880A (zh) 一种基于粉末装管的Nb3Al超导线材的制备方法
CN108735388A (zh) 一种提高NbTi/Cu超导线材芯丝变形均匀性的方法
CN110444336B (zh) 一种采用脉冲电流制备MgB2多芯超导线材的方法
CN114649115B (zh) 一种双Sn来源式Nb3Sn超导线材的制备方法
CN112126809A (zh) 一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法
JPH08180752A (ja) Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線およびその製造方法
Otubo et al. Submicron multifilamentary high performance Nb3Sn produced by powder metallurgy processing of large powders
CN116741460B (zh) 一种超低铜比NbTi/Cu超导复合线材的制备方法
CN116479272B (zh) 一种轻型铜包铝合金材料及其制备方法和在航空航天高载流线缆组件中的运用
CN118016371A (zh) 一种复合包套和Ba-122铁基复合包套超导带材及其制备方法
CN118073021A (zh) 一种基于粉末青铜法制备的铌三锡/铜超导线及其方法
JPH07114842A (ja) ＮｂＴｉ系超電導ビレットの押出方法
CN117690653A (zh) 一种铌钛超导线材及其制备方法
CN113192686A (zh) 一种改良型Nb3Al前驱体线材及其制备方法
CN117809904A (zh) 一种铌三锡线材的低铜比铜铌单芯棒的制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant