CN114550998A - 一种提高铌三锡超导线材力学性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高铌三锡超导线材力学性能的方法，包括以下步骤：将铌三锡超导线材加工为圆线，得到铌三锡复合线材；对铌三锡复合线材表面进行清洁、镀铬；对镀铬铌三锡复合线材进行热处理。本发明使得热处理后的铌三锡超导线材力学性能大幅提升，降低了线材使用过程中载流过大而承受大电磁力导致其断裂的风险，延长线材使用寿命和使用安全性。
Description
技术领域
本发明属于材料力学性能提升技术领域，具体来说涉及一种提高铌三锡超导线材力学性能的方法。
背景技术
铌三锡超导线材因其具有较高的上临界磁场而成为制造大型粒子加速器等大型科学装置的重要材料。而铌三锡超导线材在完成热处理，线材中生成铌三锡相后，线材由高弹态转化为高脆态，因此线材在使用过程中常因其高载流而承受很大的电磁力，导致线材断裂损毁，降低线材的使用寿命。故提高铌三锡超导线材的力学性能是制造大型粒子加速器等科学装置需要解决的重要基础材料问题之一。
提升铌三锡超导线材的力学性能是提升线材使用寿命亟待解决的重要问题之一。研究发现在铌三锡超导线材的表面镀一定厚度的铬能够显著改善铌三锡超导线材的力学性能，从而延长线材的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高铌三锡超导线材力学性能的方法，延长线材的使用寿命，增强使用过程中的安全性。
本发明采取的技术方案是提高铌三锡超导线材力学性能的方法，包括以下步骤：
步骤1：将铌三锡超导线材加工为圆线，得到铌三锡复合线材；
步骤2：对铌三锡复合线材表面镀铬；
步骤3：对镀铬铌三锡复合线材进行热处理。
优选地，所述铌三锡复合线材外径尺寸为φ0.5mm～φ1.5mm。
优选地，所述步骤2中使用电镀技术。
优选地，所述步骤2中镀铬的厚度为100μm～500μm。
优选地，所述步骤3中热处理为210℃保温48h，温度升至400℃保温48h，温度升至650℃保温50h。
本发明的有益效果在于：
本发明通过在铌三锡超导线材表面电镀一定厚度的金属铬，使得热处理后的铌三锡超导线材力学性能大幅提升。降低线材使用过程中载流过大而承受大电磁力导致其断裂的风险，延长线材使用寿命和使用安全性。
附图说明
图1是本发明电镀后铌三锡超导线材截面示意图。
图2是本发明电镀后铌三锡超导线材截面部分区域放大图。
图中，1、铌三锡超导线材超导相区域，2、铌三锡超导线材超导相外部无氧铜层，3、电镀后铌三锡超导线材所电镀铬层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提高铌三锡超导线材力学性能的方法，包括以下步骤：
步骤1：将铌三锡超导线材加工为圆线，得到铌三锡复合线材；
步骤2：对铌三锡复合线材表面镀铬；
步骤3：对镀铬铌三锡复合线材进行热处理。
参看图1和图2，由内而外依次为铌三锡超导线材超导相区域1、铌三锡超导线材超导相外部无氧铜层2、电镀后铌三锡超导线材所电镀铬层3。
步骤1中，将铌三锡超导线材按照标准的线材加工工艺，加工为直径一定的圆线。上述线材加工工艺即通过多道次冷拉拔加工，将线材加工至目标尺寸。
步骤1中，铌三锡复合线材外径尺寸为φ0.5mm～φ1.5mm。
步骤2中，使用电镀技术在线材表面镀一定厚度的金属铬。
步骤2中，金属铬的厚度为100μm～500μm。
步骤3，将镀铬铌三锡线材取50cm放入真空炉中，按照标准的铌三锡热处理制度进行热处理，即210℃保温48h，温度升至400℃保温48h，温度升至650℃保温50h，使线材中的铌、锡元素反应生成铌三锡相。
实施例1：
步骤1，严格按照线材加工作业流程将铌三锡超导线材拉伸至直径为0.8mm；
步骤2，将制备好的铌三锡复合线材表面做清洁处理，并在其表面电镀厚度为100μm的金属铬；
步骤3，取未电镀的裸线和电镀后的线材样品各50cm并装入真空炉中，按标准铌三锡超导线材热处理制度(210℃/48h-400℃/48h-650℃/50h)对线材进行热处理，使线材中的铌、锡元素反应生成铌三锡相；
步骤4，截取步骤3中所获得的电镀、未电镀样品线材20cm，夹住样品两端后缓慢将样品弯曲，直至样品断裂，并测试其弯曲角度，测试结果如下：
实施例2：
步骤1，严格按照线材加工作业流程将铌三锡超导线材拉伸至直径为0.8mm；
步骤2，将制备好的铌三锡复合线材表面做清洁处理，并在其表面电镀厚度150μm的金属铬；
步骤3，取未电镀的裸线和电镀后的线材样品各50cm并装入真空炉中，按标准铌三锡超导线材热处理制度(210℃/48h-400℃/48h-650℃/50h)对线材进行热处理，使线材中的铌、锡元素反应生成铌三锡相；
步骤4，截取步骤3中所获得的电镀、未电镀样品线材20cm，夹住样品两端后缓慢将样品弯曲，直至样品断裂，并测试其弯曲角度，测试结果如下：
实施例3：
步骤1，严格按照线材加工作业流程将铌三锡超导线材拉伸至直径为0.8mm；
步骤2，将制备好的铌三锡复合线材表面做清洁处理，并在其表面电镀厚度200μm的金属铬；
步骤3，取未电镀的裸线和电镀后的线材样品各50cm并装入真空炉中，按标准铌三锡超导线材热处理制度(210℃/48h-400℃/48h-650℃/50h)对线材进行热处理，使线材中的铌、锡元素反应生成铌三锡相；
步骤4，截取步骤3中所获得的电镀、未电镀样品线材20cm，夹住样品两端后缓慢将样品弯曲，直至样品断裂，并测试其弯曲角度，测试结果如下：
实施例4：
步骤1，严格按照线材加工作业流程将铌三锡超导线材拉伸至直径为0.8mm；
步骤2，将制备好的铌三锡复合线材表面做清洁处理，并在其表面电镀厚度500μm的金属铬；
步骤3，取未电镀的裸线和电镀后的线材样品各50cm并装入真空炉中，按标准铌三锡超导线材热处理制度(210℃/48h-400℃/48h-650℃/50h)对线材进行热处理，使线材中的铌、锡元素反应生成铌三锡相；
步骤4，截取步骤3中所获得的电镀、未电镀样品线材20cm，夹住样品两端后缓慢将样品弯曲，直至样品断裂，并测试其弯曲角度，测试结果如下：
多次实验结果证明在铌三锡超导线材表面电镀一定厚度的金属铬能够显著提高铌三锡线材的力学性能。
本发明提高铌三锡超导线材力学性能的方法，通过在直径一定的铌三锡超导线材表面电镀一定厚度的金属铬，改善热处理后的铌三锡超导线材力学性能，使其强度大幅提升。降低线材使用过程中载流过大儿承受大电磁力导致其断裂的风险，延长线材使用寿命和使用安全性。
Claims (5)
1.一种提高铌三锡超导线材力学性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将铌三锡超导线材加工为圆线，得到铌三锡复合线材；
步骤2：对铌三锡复合线材表面镀铬；
步骤3：对镀铬铌三锡复合线材进行热处理。
2.根据权利要求1所述的提高铌三锡超导线材力学性能的方法，其特征在于，所述铌三锡复合线材外径尺寸为φ0.5mm～φ1.5mm。
3.根据权利要求1所述的提高铌三锡超导线材力学性能的方法，其特征在于，所述步骤2中使用电镀技术。
4.根据权利要求1所述的提高铌三锡超导线材力学性能的方法，其特征在于，所述步骤2中镀铬的厚度为100μm～500μm。
5.根据权利要求1所述的提高铌三锡超导线材力学性能的方法，其特征在于，所述步骤3中热处理为210℃保温48h，温度升至400℃保温48h，温度升至650℃保温50h。
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| CN202210315200.0A CN114550998A (zh) | 2022-03-28 | 2022-03-28 | 一种提高铌三锡超导线材力学性能的方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN114550998A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115287558A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-11-04 | 西部超导材料科技股份有限公司 | 一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法 |
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2022
- 2022-03-28 CN CN202210315200.0A patent/CN114550998A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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