[发明专利]矩形截面NbTi/Cu多芯复合超导线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多芯复合超导线材的制备方法，尤其是涉及一种矩形截面NbTi/Cu多芯复合超导线材的制备方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)技术利用原子核自旋运动的特点，在外加强磁场内，经射频脉冲机后产生信号，用探测器检测并经过处理转换获得图像。MRI的核心是磁体系统，主要分为永磁磁体系统(磁场强度一般小于0.5T)和超导磁体系统两大类(磁场强度一般大于1.5T)。由于基于超导磁体的MRI可获得更高的图像分辨率，因此超导MRI是MRI技术的主流发展方向，目前已广泛应用于医学诊断和生命科学研究。

目前超导MRI的磁体为螺管型磁体，全部采用多芯NbTi低温超导线材绕制。当采用截面为圆形的多芯NbTi低温超导线材绕制螺管型磁体时，即使采用最密排的方式，圆线之间也会存在空隙，导致之后制造的磁体总的填充因子较小(70％-80％)。一方面导致磁体制造需要的线材数量增加，另一方面会导致磁体在工作过程中由于线材所受洛伦兹力分布不均匀，导致磁体均匀度发生变化，无法保证成像质量。因此，目前超导MRI的磁体基本采用截面为矩形的多芯NbTi低温超导线材绕制，磁体总的填充系数可达到98％。

矩形截面多芯NbTi低温超导线材的加工通常采用将圆形截面线材通过四辊轧机或型辊轧机轧制成型的技术路线。在采用上述轧制过程中，圆形截面线材需要经过复杂的塑性变形过程才能变为矩形截面线材，不但需要高精度轧机，而且由于变形过程中线材受力不均，易导致线材耳子、结疤、麻面、蛇形弯等缺陷，导致线材性能下降，同时也大大降低了线材成品率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矩形截面NbTi/Cu多芯复合超导线材的制备方法，其工艺流程简单、制备成本低且制备效果好，提高了超导磁体绕制过程中绕组间的填充系数，同时线材仍然保持高临界电流密度，克服了传统四辊轧机或型辊轧机在轧制过程中受力不均匀、不易加工等缺陷和不足。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种矩形截面NbTi/Cu多芯复合超导线材的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、一次挤压组装，其挤压组装过程如下：

101、第一次组装：将NbTi棒、纯Nb内衬管和无氧铜外包套一组装为NbTi/Cu复合包套，所述NbTi/Cu复合包套由NbTi棒、同轴套装在NbTi棒上的纯Nb内衬管和同轴套装在纯Nb内衬管上的无氧铜外包套；所述无氧铜外包套一包括无氧铜外包管一和设置在所述无氧铜外包管一上下端的上下端盖一；

102、第一次真空封焊：采用真空焊将步骤101中所述上下端盖一焊封在所述无氧铜外包管一上下端部；

103、第一次挤压：采用挤压设备对经第一次真空封焊后的NbTi/Cu复合包套进行挤压并获得NbTi/Cu复合棒材一；且进行挤压时，挤压温度为550～750℃，保温时间为1.5～2h，挤压比为6.9～33.5；

104、第一次预拉拔：采用拉拔设备对步骤103中所述的NbTi/Cu复合棒材一进行拉拔并获得NbTi/Cu复合棒材二；且进行拉拔时，道次加工率为20±5％；

105、第一次主拉拔：采用拉拔设备将步骤104中所述的NbTi/Cu复合棒材二拉拔成设计尺寸的六方芯棒；

106、后续处理：对105中所述的六方芯棒进行定尺、截断和清洗后待用；

步骤二、二次挤压组装及成型加工，其二次挤压组装及成型加工过程如下：

201、第二次组装：将经步骤106中后续处理后的多根六方芯棒无间隙组装为一体，并放置于无氧铜外包套二中直至将所述无氧铜外包套二充满，获得NbTi/Cu多芯复合包套；所述无氧铜外包套二包括无氧铜外包管二和设置在所述无氧铜外包管二上下端的上下端盖二；

202、第二次真空封焊：采用真空焊将步骤201中所述上下端盖二焊封在所述无氧铜外包管二上下端部；

203、热等静压：采用热等静压设备对步骤202中经第二次真空封焊的NbTi/Cu多芯复合包套进行热等静压；且热等静压加热温度为700～800℃，所加压力为95～110Mpa，保压时间为2～2.5h；

204、第二次挤压：采用挤压设备对经热等静压后的NbTi/Cu多芯复合包套进行挤压并获得NbTi/Cu多芯复合棒材一；且进行挤压时，挤压温度为550～750℃，保温时间为1.5～2h，挤压比为6.9～33.5；

205、第二次预拉拔：采用拉拔设备对步骤204中所述的NbTi/Cu多芯复合棒材一进行拉拔并获得NbTi/Cu多芯复合棒材二；且进行拉拔时，道次加工率为20±5％；