CN112126809A - 一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，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、将步骤S1制得的含有纯Ti或者纯Nb粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气；S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。本发明提出了一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，大大降低了NbTi合金棒材的制备成本并简化了NbTi超导线材加工周期，具有广阔的应用前景。

Description

一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法
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合金棒材的方法。
背景技术
NbTi合金棒材的高均匀性是获得高性能NbTi超导线材的先决条件，其成分均匀性直接影响了超导线材的磁通钉扎能力以及临界电流密度性能。传统的NbTi合金棒材制备过程包括Nb锭和压制的海绵钛的电极组焊，多次真空自耗电弧炉熔炼，多次镦拔锻造和再结晶热处理等过程。为了在NbTi合金中形成大量钉扎中心，在NbTi超导线材在加工过程中采用多次热处理及冷加工工艺形成细小弥散的α-Ti沉淀相和位错等缺陷，其加工过程工序繁琐，加工周期长，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合金棒材的方法，解决了现有方法制备NbTi合金棒材在组装时需增加阻隔层的问题，简化了NbTi合金棒材的加工工艺，大大降低了NbTi 合金棒材的制造成本，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制得的含有纯Ti或者纯Nb粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气；
S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。
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，不锈钢包套内的填充系数大于98％。
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S1中将NbTi/Ti粉末或者NbTi/Nb粉末在混料机内进行均匀搅拌。
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合金棒材的方法，通过将初始尺寸相近的纯Ti或纯Nb粉末均匀混合到NbTi粉末中，与不锈钢包套组装后进行除气和热等静压后获得NbTi合金棒材，使超导线材加工过程中无需进行钉扎相的时效热处理，大大降低了NbTi合金棒材的制备成本并简化了NbTi超导线材加工周期，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；
其中：1、不锈钢包套；2、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用粉末冶金法制备NbTi合金棒材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粉末在混料机内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制得的含有纯Ti或者纯Nb粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气，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，不锈钢包套的外径为Φ100mm～Φ300mm，不锈钢包套的壁厚为10mm～50mm，不锈钢包套内的填充系数大于98％；
S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，热等静压加热温度为700℃～1500℃，保温时间为1h～4h，载荷为120MPa～180Mpa，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。
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粉末在混料机内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制得的含有纯Ti粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气，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450℃，保温时间为4h，不锈钢包套的外径为Φ100mm，不锈钢包套的壁厚为20mm，不锈钢包套内的填充系数为98.5％；
S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，热等静压加热温度为1400℃，保温时间为1h，载荷为120MPa，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。
实施例2：
S1、将NbTi粉末和纯Nb粉末在混料机内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制得的含有纯Nb粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气，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550℃，保温时间为5h，不锈钢包套的外径为Φ300mm，不锈钢包套的壁厚为30mm，不锈钢包套内的填充系数为98.6％；
S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，热等静压加热温度为1500℃，保温时间为2h，载荷为140MPa，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。
实施例3
S1、将NbTi粉末和纯Nb粉末在混料机内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制得的含有纯Nb粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气，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600℃，保温时间为3h，不锈钢包套的外径为Φ200mm，不锈钢包套的壁厚为40mm，不锈钢包套内的填充系数为99.1％；
S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，热等静压加热温度为1200℃，保温时间为3h，载荷为170MPa，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。
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合金棒材的方法，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；
S2、将步骤S1制得的含有纯Ti或者纯Nb粉末的NbTi粉末装入不锈钢包套内并进行除气；
S3、将步骤S2获得的不锈钢包套进行热等静压，通过车削去掉外层不锈钢包套后，获得NbTi合金棒材。
2.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，其特征在于，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％。
3.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，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，不锈钢包套内的填充系数大于98％。
4.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，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。
5.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，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。
6.根据权利要求1所述的一种用粉末冶金法制备NbTi合金棒材的方法，其特征在于，所述步骤S1中将NbTi/Ti粉末或者NbTi/Nb粉末在混料机内进行均匀搅拌。
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