CN113543450B - 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法 - Google Patents

一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113543450B
CN113543450B CN202110713713.2A CN202110713713A CN113543450B CN 113543450 B CN113543450 B CN 113543450B CN 202110713713 A CN202110713713 A CN 202110713713A CN 113543450 B CN113543450 B CN 113543450B
Authority
CN
China
Prior art keywords
copper
niobium
plate
oxygen
niobium composite
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
CN202110713713.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113543450A (zh
Inventor
刘振超
张琦
王盛
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.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
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 Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202110713713.2A priority Critical patent/CN113543450B/zh
Publication of CN113543450A publication Critical patent/CN113543450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113543450B publication Critical patent/CN113543450B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/14—Vacuum chambers
    • H05H7/18—Cavities; Resonators
    • H05H7/20—Cavities; Resonators with superconductive walls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法，包括以下步骤：在金属铌板上铺设无氧纯铜粉末，通过激光束照射无氧纯铜粉末，利用激光的能量将无氧纯铜粉末加热至完全融化，并与金属铌板表层熔化，以形成铜铌复合物，然后通过重复铺粉及熔化成型，以形成铜铌复合材料板，该方法能够制备得到的铜铌复合材料板能够用于超导腔。

Description

一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法
技术领域
本发明涉及一种铜铌复合材料板的制作方法，具体涉及一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法。
背景技术
射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术之一，能够在连续波和长脉冲模式下加速带电粒子束。射频超导加速腔具有低热损耗、高电转换效率等优势，现已被广泛应用于各类高能加速器和光源装置。
高纯铌是具有较高临界温度(Tc＝9.2K)的第Ⅱ类超导体，由于其高临界温度和高临界磁场，自1967年开始用来代替铜作为超导腔体材料。高纯铌超导腔的品质因数(Q值)比铜腔高出105～106倍，功率损耗小、加速场梯度高、阻抗小，同时可以达到极好的能量分辨率和稳定度。
由于具有高熔点、耐酸碱及低中子吸收截面等优良性能，迄今为止，高纯铌是制造射频超导加速腔的首选材料。但纯铌热导性较差，价格较高，科学家开始研究新型超导铜-铌复合材料。1980年，欧洲核子中心(CERN)开始尝试采用磁控溅射的方法，在铜基体表面溅射一层铌膜，制备铜铌溅射镀膜超导腔，开展了大量的研究，但由于镀膜质量稳定性、均匀性、超导性能及效率成本等的限制，至今尚未能够替代纯铌超导腔。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法，该方法能够制备得到的铜铌复合材料板能够用于超导腔。
为达到上述目的，本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法，包括以下步骤：
在金属铌板上铺设无氧纯铜粉末，通过激光束照射无氧纯铜粉末，利用激光的能量将无氧纯铜粉末加热至完全融化，并与金属铌板表层熔化，以形成铜铌复合物，然后通过重复铺粉及熔化成型，以形成铜铌复合材料板。
具体包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
打印过程中，激光功率为320W～400W。
打印过程中，扫描速率为400～800mm/s。
打印过程中，扫描间距为0.05～0.08mm。
无氧纯铜粉末的铺粉层厚为0.03～0.08mm。
将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度。
步骤4)的具体过程为：将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法在具体操作时，利用激光束照射无氧纯铜粉末，利用激光的能量将无氧纯铜粉末加热至完全融化，并与金属铌板表层熔化形成铜铌复合物，然后通过不断重复铺粉及熔化成型，以形成铜铌复合材料板，该铜铌复合材料板的热传导及机械稳定性能优异，制作成本低，能够用于超导腔中。
具体实施方式
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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
其中，打印过程中，激光功率为320W～400W，扫描速率为400～800mm/s，扫描间距为0.05～0.08mm，铺粉层厚为0.03～0.08mm；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
本发明的工作原理为：
先在金属铌板上铺设一层无氧纯铜粉末，再利用激光束照射无氧纯铜粉末，利用激光的能量将无氧纯铜粉末加热至完全融化，并与金属铌板表层熔化形成铜铌复合物，然后通过不断重复铺粉和熔化成型，以形成铜-铌复合板。
实施例一
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
其中，打印过程中，激光功率为320W，扫描速率为400mm/s，扫描间距为0.05mm，铺粉层厚为0.03mm；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
实施例二
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
其中，打印过程中，激光功率为400W，扫描速率为800mm/s，扫描间距为0.08mm，铺粉层厚为0.08mm；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
实施例三
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
其中，打印过程中，激光功率为360W，扫描速率为600mm/s，扫描间距为0.065mm，铺粉层厚为0.055mm；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
实施例四
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
其中，打印过程中，激光功率为350W，扫描速率为500mm/s，扫描间距为0.06mm，铺粉层厚为0.04mm；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。
实施例五
本发明所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法包括以下步骤：
1)取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2)向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3)利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
其中，打印过程中，激光功率为380W，扫描速率为700mm/s，扫描间距为0.07mm，铺粉层厚为0.07mm；
4)将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度，得用于超导腔的铜铌复合材料板。

Claims (2)

1.一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在金属铌板上铺设无氧纯铜粉末，通过激光束照射无氧纯铜粉末，利用激光的能量将无氧纯铜粉末加热至完全融化，并与金属铌板表层熔化，以形成铜铌复合物，然后通过重复铺粉及熔化成型，以形成铜铌复合材料板；
具体包括以下步骤：
1）取铌板，再将金属铌板固定于基板上，再将基板放置于打印腔体中；
2）向打印机中装入无氧纯铜粉末，再将打印腔体内抽真空后充入保护气体；
3）利用打印机发出的激光对金属铌板上无氧纯铜粉末进行加热熔化，得铜-铌复合板；
4）将打印得到的铜-铌复合板与基板分离，再清除铜-铌复合板表面的杂质，然后将得到的铜-铌复合板加工至设计厚度，得到用于超导腔的铜铌复合材料板；
打印过程中，激光功率为320W～400W；
打印过程中，扫描速率为400～800mm/s；
打印过程中，扫描间距为0.05～0.08mm；
无氧纯铜粉末的铺粉层厚为0.03～0.08mm。
2.根据权利要求1所述的用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法，其特征在于，将得到的铜-铌复合板利用磨床加工至设计厚度。
CN202110713713.2A 2021-06-25 2021-06-25 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法 Active CN113543450B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110713713.2A CN113543450B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110713713.2A CN113543450B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113543450A CN113543450A (zh) 2021-10-22
CN113543450B true CN113543450B (zh) 2022-10-25

Family

ID=78096815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110713713.2A Active CN113543450B (zh) 2021-06-25 2021-06-25 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113543450B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114051310B (zh) * 2021-10-29 2022-12-09 西安交通大学 一种利用铜铌复合结构板制作超导腔的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56162412A (en) * 1980-05-19 1981-12-14 Mitsubishi Electric Corp Method of manufacturing compound superconductive wire material
CA1263449A (en) * 1985-05-16 1989-11-28 Director, National Research Institute For Metals Method of manufacturing a superconductor compounds layer
JP3959198B2 (ja) * 1999-03-09 2007-08-15 株式会社東芝 超電導キャビティ、その製造方法、及び超電導加速器
RS65004A (en) * 2002-01-24 2006-10-27 H.C. Starck Inc. Refractory metal and alloy refining by laser forming and melting
US8812068B1 (en) * 2011-10-20 2014-08-19 Jefferson Science Associates, LLC. Method of nitriding niobium to form a superconducting surface
CN102400216B (zh) * 2011-12-07 2014-10-22 宁夏东方钽业股份有限公司 射频超导腔用单晶粒铌材制造方法
EP3566797B1 (en) * 2017-09-29 2022-04-13 JX Nippon Mining & Metals Corporation Metal powder for molding metal laminate and molded object manufactured using said metal powder
CN109321776A (zh) * 2018-11-26 2019-02-12 北京科技大学 一种利用激光增材技术制造铜铌合金的方法
CN111889676B (zh) * 2020-08-06 2021-10-19 哈尔滨工业大学 一种增材制造工艺制备金刚石铜基复合材料的方法
CN112958785A (zh) * 2021-02-02 2021-06-15 飞而康快速制造科技有限责任公司 一种3d打印铜铝复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113543450A (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109365811B (zh) 一种选区激光熔化技术成形锌合金制品的方法
CN113543450B (zh) 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法
CN106978577A (zh) 一种非晶合金复合材料的激光3d打印方法
CN105127755A (zh) 一种工件的成型与强化的复合加工装置及方法
JP2011117077A (ja) スパッタリングターゲット及びその製造方法
CN112813397B (zh) 一种钼钠合金板状靶材的制备方法
CN109396429B (zh) 一种改善激光增材制造合金结构钢组织和力学性能方法
CN107900336A (zh) 一种激光3D打印Fe基非晶合金复合材料构件的方法
CN113523273B (zh) 多场耦合下快速制备超细晶纯钨材料的粉末冶金方法
CN109332695A (zh) 一种增强抗氧化性钼基合金的选区激光熔化制备方法
CN103056521A (zh) 一种基于连续激光扫描的钛合金板材成形工艺
CN108941306B (zh) 一种非晶合金汽爆冲击热成形方法
CN107293373A (zh) 一种3d打印制备铌三铝超导线材的方法
CN102584205B (zh) 一种钇钡铜氧靶材的制造方法
Gamzina et al. Additive vacuum electronics: Electron beam melting of copper
KR101372469B1 (ko) 저융점 나노 유리 분말의 제조방법 및 제조장치
CN109402625B (zh) 一种合金结构钢激光沉积孔洞消除方法
CN110340344B (zh) 一种提高激光增材制造合金钢粉末利用率的方法
CN102936714B (zh) 基于大面积强流脉冲电子束复合处理制备硬质碳化物陶瓷涂层的装置及其制备方法
CN113275594B (zh) 一种高致密度钼合金的选区激光熔化成型制备方法
CN115404448A (zh) 靶材及其制作方法
CN111500987B (zh) 一种基于金属铪沉积二氧化铪薄膜的方法
CN106449890A (zh) 一种太阳能光伏焊带的制备方法
CN104962867A (zh) 一种用EBPVD制备Zr/Ni反应叠层箔的方法
CN103774141A (zh) 一种面对等离子体的钨涂层部件的制备方法

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