CN217507000U - 一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元及Nb3Sn线材 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于超导材料加工技术领域，具体涉及一种分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元，通过将纯的金属Ta的阻隔层设置于每个亚组元内，Ta作为理想的阻隔材料，能够在热处理时，将各亚组元内扩散的Sn元素限制在阻隔层以内，使各亚组元内部的Sn元素与Nb芯丝充分反应，避免了热处理时Sn元素扩散至相邻亚组元导致的反应不均匀的问题，提高了Nb3Sn线材中超导相的比例，进而增强了Nb3Sn超导线材的载流能力。

Description

一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元及Nb3Sn线材
技术领域
本实用新型属于超导材料加工技术领域，具体涉及一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元。
背景技术
铌三锡（Nb3Sn）低温超导体是目前10T以上高场超导磁体应用最主要的材料，已在高能粒子加速器、核磁共振谱仪（NMR）、以及磁约束核聚变（ITER）等较多领域有广泛的应用。影响Nb3Sn超导线材临界电流密度的主要因素是其超导相含量以及晶界钉扎中心的密度，为了提高Nb3Sn超导线材的载流能力，需要大幅提高线材中的Nb、Sn含量以获得高的Nb3Sn超导相的体积分数。
通常的Nb3Sn超导线材的制备方法主要为内锡法和青铜法；前者能提供充足的Sn源，加工周期短，制造成本低，在高磁场下能承载更大的输运临界电流，因此，内锡法Nb3Sn超导线材是目前制备强磁场（12 T~20T）用超导磁体的主要选择。
内锡法Nb3Sn超导线材制备过程通常是将Sn棒插入CuNb复合棒的中心钻孔中，加工成一定形状的Cu-Nb-Sn亚组元按照最密排布装入包含阻隔层的无氧铜管中（即阻隔层位于亚组元外部），然后对铜包套Cu-Nb-Sn复合体进行拉拔和辊轧，将Nb3Sn超导线材加工至所需直径，最后对线材进行热处理让各Cu-Nb-Sn亚组元中心的Sn元素与亚组元内Nb芯丝反应生成Nb3Sn超导相。然而，在实际的线材热处理过程中，各Cu-Nb-Sn亚组元内的Sn元素并未按照预想的与其周边的Nb芯丝进行充分反应，部分Sn元素会借助Cu扩散至其相邻的亚组元，进而导致亚组元内反应不充分，影响Nb3Sn线材中超导相的比例，限制了Nb3Sn超导线材的载流能力。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元。
本实用新型的一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元，其结构由内到外依次为Sn棒、CuNb复合棒、阻隔层、无氧铜管，所述CuNb复合棒以Cu作为基体并且其内部包含有若干根Nb芯丝，所述Nb芯丝在所述CuNb复合棒中呈环形分布，所述CuNb复合棒的中心为一通孔，所述Sn棒与所述CuNb复合棒的中心通孔的大小相匹配，所述阻隔层为管状，阻隔层的外径与无氧铜管的内径相匹配，所述阻隔层为纯的金属Ta成型。
进一步的，所述阻隔层由纯的金属Ta板或Ta箔卷绕而成。
进一步的，所述阻隔层为纯的金属Ta管。
进一步的，所述Sn棒替换为Sn-Cu合金棒。
一种分布式阻隔Nb3Sn线材，包括分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元和Cu基体，Nb3Sn线材亚组元环绕式与Cu基体组成Nb3Sn线材。
进一步的，所述分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元呈六方形环绕分布。
与现有技术中Nb3Sn超导线材将阻隔层设置于亚组元外部相比，本实用新型采用在每个亚组元内部设置纯的金属Ta阻隔层，Ta作为理想的阻隔材料，能够在热处理时，将各亚组元内扩散的Sn元素限制在阻隔层以内，使各亚组元内部的Sn元素与Nb芯丝充分反应，避免了热处理时Sn元素扩散至相邻亚组元导致的反应不均匀的问题，提高了Nb3Sn线材中超导相的比例，进而增强了Nb3Sn超导线材的载流能力。
附图说明
图1为本实用新型分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元的结构示意图；
图2为本实用新型分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元组成的Nb3Sn线材结构示意图。
其中，1.Sn棒或Sn-Cu合金棒，2.CuNb复合棒，3.阻隔层，4.无氧铜管,5.Nb3Sn线材亚组元，6.Cu基体。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1
一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元，如图1所示，其结构由内到外依次为Sn棒1、CuNb复合棒2、阻隔层3、无氧铜管4，所述CuNb复合棒2以Cu作为基体并且其内部包含有若干根Nb芯丝，所述Nb芯丝在CuNb复合棒2中呈环形分布，所述CuNb复合棒2的中心为一通孔，所述Sn棒1与所述CuNb复合棒2的中心通孔的大小相匹配，所述阻隔层3为管状，阻隔层3的外径与无氧铜管4的内径相匹配，所述阻隔层由纯的金属Ta板或Ta箔卷绕而成。
实施例2
一种分布式阻隔内锡法Nb3Sn线材的亚组元，如图1所示，其结构由内到外依次为Sn棒1、CuNb复合棒2、阻隔层3、无氧铜管4，所述CuNb复合棒2以Cu作为基体并且其内部包含有若干根Nb芯丝，所述Nb芯丝在CuNb复合棒2中呈环形分布，所述CuNb复合棒2的中心为一通孔，所述Sn棒1与所述CuNb复合棒2的中心通孔的大小相匹配，所述阻隔层3为管状，阻隔层3的外径与无氧铜管4的内径相匹配，所述阻隔层3为纯的金属Ta管。
上述两个实施例中，所述Sn棒替换为Sn-Cu合金棒，所述用Sn-Cu合金棒中的Cu含量为1~3 wt.%，即Sn-(1~3) wt.% Cu合金棒。
如图2所示，本实用新型一种分布式阻隔Nb3Sn线材，包括上述分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元5和Cu基体6，分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元5可以环绕式与Cu基体6组成Nb3Sn线材。
所述分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元5呈六方形环绕分布。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种分布式阻隔Nb3Sn线材的亚组元，其特征在于，其结构由内到外依次为Sn棒、CuNb复合棒、阻隔层、无氧铜管，所述CuNb复合棒以Cu作为基体并且其内部包含有若干根Nb芯丝，所述Nb芯丝在所述CuNb复合棒中呈环形分布，所述CuNb复合棒的中心为一通孔，所述Sn棒与所述CuNb复合棒的中心通孔的大小相匹配，所述阻隔层为管状，阻隔层的外径与无氧铜管的内径相匹配，所述阻隔层为纯金属Ta成型。
2.根据权利要求1所述的分布式阻隔Nb3Sn线材的亚组元，其特征在于，所述阻隔层由纯的金属Ta板或Ta箔卷绕成型。
3.根据权利要求1所述的分布式阻隔Nb3Sn线材的亚组元，其特征在于，所述阻隔层为纯的金属Ta管。
4.根据权利要求1所述的分布式阻隔Nb3Sn线材的亚组元，其特征在于，所述Sn棒替换为Sn-Cu合金棒。
5.一种Nb3Sn线材，包括权利要求1-4之一所述的分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元，其特征在于，Nb3Sn线材亚组元环绕式与Cu基体组成Nb3Sn线材。
6.根据权利要求5所述的Nb3Sn线材，其特征在于，所述分布式阻隔Nb3Sn线材亚组元呈六方形环绕分布。
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