[其他]超导带(线)材的扩散焊接方法及其装置

说明书

超导带（线）材的焊接方法和所用的装置属于超导技术领域。本发明所采用真空高温加压短时扩散法焊接。是将铌三锡等超导带（线）材的要焊接部位经一定处理后互相搭接，置放在焊接夹具中，加压５～１０ｋｇ／ｃｍ^２，在１０^－４乇以上真空中，加温９５０℃左右。扩散数分钟，使搭接处超导材料互相扩散在一起，达到超导连接的目的。用本方法所焊焊点的电阻小于５×１０^－１４Ω，全临界电流密度大于３×１０^４Ａ／ｃｍ^２，并已制成多个场强为８特斯拉的高稳定度Ｎｂ_３Ｓｎ超导磁体。

本发明属于超导材料焊接技术领域

由于超导磁体具有高临界磁场、高临界电流密度、直流电阻等于零等物理特性，人们已制出体积小、场强高、不消耗电能的各种实验室用超导磁体。而现代技术对超导磁体提出了更高的要求。如核磁共振波谱仪磁体，不但要求高场强和高均匀度，更提出了高稳定度的要求。例如：一个场强7T的Nb-Ti核磁共振磁体，为达到高稳定度要求磁体电阻应小于10^-12Ω。磁体需用数万米线材制成，一般超导带（线）材长1千米左右，这就需要一种焊接方法把许多根带（线）材连接起来。目前在磁体技术中，单芯和多芯Nb-Ti线的超导焊接已有几种方法。如文献（1）所述。但Nb_３Sn带（线）材的超导焊接技术尚未解决。目前在低温领域中采用铟作焊料的普通钎焊方法，其焊接接头的电阻为10^－７-10^－８Ω远远不能满足要求。而Nb_３Sn磁体可以产生更高的场强，可达12T，因而大大提高核磁共振谱仪的水平。因而Nb_３Sn带（线）材的超导焊接方法的解决是个重要的技术问题。这是本发明的主要原因。

本发明第二个原因是实验室用的超导磁体在液氦中工作，需从磁体上引出至室温供电电源的电流引线，因而引线上的正常导体部份的电阻产生的焦耳热成为消耗液氦的主要来源。采用超导技术可形成磁体本身全超导闭合迴路方式工作。当逐渐撤掉外电源电流时，电流逐渐进入全超导闭合迴路，形成稳定的闭路电流循环，由于接头电阻几乎为零，所以可以长时间维持高稳定度的磁场，对于长期运转的磁体这点尤为重要。由于消除了焦耳热带来的液氦损耗，从而大大提高了液氦的利用率，降低磁体运转费用。

反映该技术的文献：

（1）Cryogenics 1974，Vol.14，NO.9.518-519

（2）昭58-74291

（3）昭58-128281

文献（1）介绍了多于50股的Nb-Ti超导线的焊接方法。采用一台I、P、G、J制造的脉冲焊机，改装了焊头和增加了一个惰性气体装置，用腐蚀法除掉铜基、洗净细丝、放在Nb-Ti箔法上点焊。

文献（2）、（3）介绍的是用真空扩散焊接方法制造某种特种钢接头。

本发明的目的是提出一种真空扩散焊接方法焊接任意长度的Nb_２Sn超导带（线）材，它与已有技术相比，使Nb_２Sn超导带（线）材的焊接接头电阻由有阻成为无阻，因而可以长时间维持高稳定度的磁场，建立长期运转的磁体，同时还消除了焦耳热带来的液氦损耗。如Nb_３Sn超导带（线）材的超导焊接，根据实用要求焊接的接头电阻小于1×10^－１２Ω，零磁场下全临界电流密度大于2×10^４A/cm^２，适于绕制磁体。