[发明专利]一种Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材的制备方法。

背景技术

近年来，具有高强度高电导的铜基复合材料被广泛应用于磁场强度高于60T的非破坏脉冲强磁场中。为了承载磁体运行所需的巨大电流，通常要求材料的室温导电率大于65%IACS，室温抗拉强度大于1GPa。采用原位集束技术和集束拉拔技术制备的高强高导Cu-Nb复合线材成为其中代表性导体材料。集束拉拔技术作为该类材料的主流制备技术，主旨是通过大塑变形制备Cu-Nb复合材料，形成Cu/Nb界面有效阻止位错运动，以获得远超过混合定律预测值的高抗拉强度实验值。此时材料强度可达到1GPa，甚至更高，但由于大塑性变形以及基体导电的不连续性导致材料导电率相对较低。采用原位法制备的Cu-Ag复合线材也是脉冲磁体的典型导体材料。原位法技术主要通过起始阶段的Cu-Ag合金熔炼和后续的集束组装加工过程获得材料的高性能。Cu-Ag复合线材在经过中间热处理和大变形加工，也可获得较高的材料抗拉强度。然而，在Cu基体中添加的导电性能优异的Ag单质经过塑性变形形成了非连续Ag纤维，同时由于Cu-Ag合金中沉淀相的出现均影响了材料的电导特性，限制了材料导电率的提高。为了更好的满足高场脉冲磁场领域的材料需求，有针对性的开展新型铜复合材料的设计加工具有重要意义。

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的不足，提供一种Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材的制备方法。采用该方法制备的Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材具有良好的塑性变形性、室温抗拉性，以及优异的导电性，可应用于高磁场脉冲领域。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将单根Ag棒装入Nb管中，然后一起置于第一无氧Cu包套内，得到Cu-Nb-Ag三元单芯复合包套；

步骤二、采用真空电子束焊机将步骤一中所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合包套的两端分别进行真空电子束焊封；

步骤三、将步骤二中焊封后的Cu-Nb-Ag三元单芯复合包套在温度为500℃～700℃的条件下保持2h～3h后进行挤压，保持挤压比为6.8～15，自然冷却后得到Cu-Nb-Ag三元单芯复合棒材；所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合棒材的横截面为直径为15.5mm～23mm的圆形；

步骤四、将步骤三中所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合棒材进行多道次拉拔，并在拉拔的过程中进行真空退火处理，得到横截面为正六边形的Cu-Nb-Ag三元单芯复合线材；所述正六边形的对边距为2.2mm～2.4mm；当所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合棒材的截面积s≥78.5mm²时，拉拔的道次加工率为20%～30%；当所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合棒材的截面积s满足7.1mm²≤s<78.5mm²时，拉拔的道次加工率为10%～20%；当所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合棒材的截面积s＜7.1mm²时，拉拔的道次加工率为6%～10%；当拉拔的总加工率达到85%～95%时，进行第一次真空退火处理，保持相邻两次真空退火处理之间的拉拔总加工率为85%～95%；

步骤五、采用常规方法将步骤四中所述Cu-Nb-Ag三元单芯复合线材依次经过矫直、定尺、截断、酸洗和烘干处理，得到处理后的Cu-Nb-Ag三元单芯复合线材；

步骤六、将400根～500根步骤五中处理后的Cu-Nb-Ag三元单芯复合线材集束组装在一起，然后置于第二无氧Cu包套中，重复步骤二至步骤五，得到处理后的400芯～500芯Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材；

步骤七、将400根～500根步骤六中处理后的400芯～500芯Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材集束组装在一起，然后置于第三无氧Cu包套中，重复步骤二至步骤五，得到处理后的400²芯～500²芯Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材；

步骤八、将400根～500根步骤七中处理后的400²芯～500²芯Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材集束组装在一起，然后置于第四无氧Cu包套中，重复步骤二至步骤四，最终得到Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材；所述Cu-Nb-Ag三元多芯复合线材中Nb的体积百分含量为15%～25%，Ag的体积百分含量为10%～20%，余量为Cu。