[发明专利]低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料制备工艺技术领域，涉及一种低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒的制备方法。

背景技术

低温超导线材属于一种多芯复合材料。目前的低温超导线材多芯复合棒的制备方法为：首先组装单芯包套或复合棒，经过挤压或者拉伸后得到单芯复合棒，若干单芯复合棒经过组装形成多芯复合包套，再经过挤压获得多芯复合棒。这种制备方法需要经过单芯包套和多芯包套两次组装，尤其是多芯包套的组装难度较大；其次，单芯棒的制备要经过拉拔、成型、切断、矫直、清洗后才能组装，工艺过程较复杂，工序较多，质量稳定性低；再次，单芯棒内部的界面和单芯棒之间的界面都存在冶金结合的问题，界面结合风险较大，也给后期的再组装拉伸带来较大风险；最后，得到的多芯包套尺寸和重量较小，挤压后需要将头部和尾部芯棒分布不均匀的部分切除，所以造成多芯复合棒成品率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒的制备方法，组装难度小，工艺简单，界面结合风险小，质量稳定性高，复合棒成品率高。

本发明所采用的技术方案是，一种低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1

选取无氧铜锭作为坯锭，用深孔钻的方法在坯锭上沿着坯锭长度方向钻多个直径为Φ10mm-15mm的均匀分布的通孔，得到多孔铜锭；

步骤2

将步骤1制得的多孔铜锭进行清洗，得到洁净的多孔铜锭，然后将与多孔铜锭的通孔尺寸相同的Nb棒插入洁净的多孔铜锭形成多芯复合包套，多芯复合包套两端加上底和盖后进行电子束封焊，电子束封焊的过程中，真空度小于10^-5KPa，焊接电流为50mA-150mA，焊接速度为100mm/min-200mm/min；

步骤3

将步骤2得到的封焊后的多芯包套在30-60分钟内加热至500℃-600℃，保温1-5小时后进行反挤压，挤压后即得到本发明的低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒。

本发明的特征还在于，

无氧铜锭的直径为Φ200mm-Φ300mm、长度为500mm-800mm。

多孔铜锭进行清洗的具体步骤为：用金属清洁剂去除多孔铜锭表面的油污，然后用浓度为30%-40%的硝酸溶液腐蚀2-5分钟以去除铜表面的活性基团，再用浓度为5%-10%的硝酸溶液腐蚀2-5分钟以降低铜表面的硝酸浓度，最后用纯净水冲洗2-5分钟之后烘干，得到洁净的多孔铜锭。

反挤压的具体步骤为：将加热后的多芯包套装入挤压筒中，多芯包套后部顶住挤压机的底垫，挤压筒向底垫方向运动，多芯包套从挤压筒的模口被挤压出去，挤压压力为2000-4000吨，挤压速度为3mm/s-10mm/s。

采用本发明的低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒的制备方法，只经过一次将圆芯棒插入坯锭圆孔中的组装，组装难度较小；没有单芯棒加工环节，简化了工艺过程，减少了工序；只有芯棒和圆孔一种界面，没有单芯棒之间的界面，界面结合面积较小，界面结合风险较小，质量稳定性较高；采用大尺寸包套的反挤压技术，复合棒成品率较高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的低温超导线材Cu/Nb多芯复合棒的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1.

选取无氧铜锭作为坯锭，无氧铜锭的直径为Φ200mm-Φ300mm、长度为500mm-800mm，用深孔钻的方法在坯锭上沿着坯锭长度方向钻大量直径为Φ10mm-15mm的均布通孔，得到多孔铜锭；

这里对无氧铜锭的长度和直径有要求，因为普遍采用的挤压筒尺寸限制在300mm以下从而采用这种规格；孔的直径受数量限制，直径太大则钻孔数量太少，直径太小则钻孔的难度很大。

步骤2.

将步骤1制得的多孔铜锭进行清洗，

清洗的具体步骤为：首先用金属清洁剂去除多孔铜锭表面的油污，然后用浓度为30%-40%的硝酸溶液腐蚀2-5分钟以去除铜表面的活性基团，再用浓度为5%-10%的硝酸溶液腐蚀2-5分钟以降低铜表面的硝酸浓度，最后用纯净水冲洗2-5分钟之后烘干即得到洁净的多孔铜锭；

然后将与多孔铜锭的通孔尺寸相同的Nb棒插入洁净的多孔铜锭形成多芯复合包套，多芯复合包套两端加上底和盖后进行电子束封焊，电子束封焊的过程中，真空度小于10^-5KPa，焊接电流为50mA-150mA，焊接速度为100mm/min-200mm/min。

步骤3.