[发明专利]一种青铜法Nb3Sn线材用铜铌增强基体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料加工技术领域，具体涉及一种青铜法Nb₃Sn线材用铜铌增强基体的制备方法。

背景技术

随着高场磁体制备技术中先反应后绕制工艺的发展，传统的青铜法 Nb₃Sn线材已经不能满足其工艺要求，因此增强的青铜法Nb₃Sn线材越来越多的被研究和应用，其中CuNb增强基体的制备就成为增强的青铜法Nb₃Sn 线材制备的关键技术。然而现阶段制备CuNb增强基体采用的是原位合金法，即采用真空熔炼的方法制备CuNb增强基体，由于Cu和Nb是难混溶金属，因此其熔炼是比较困难的，并且获得的CuNb基体中，得到的CuNb基体增强效果也不是很好，填充在Nb₃Sn线材中也影响到了其成线，因此寻找一种更有效的CuNb增强基体的制备方法，是后续青铜法Nb₃Sn线材应用的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种青铜法Nb₃Sn线材用铜铌增强基体的制备方法，解决了现有方法制备的CuNb基体中填充于青铜法Nb₃Sn，增强效果不佳，并且影响Nb₃Sn线材成线的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种青铜法Nb₃Sn线材用铜铌增强基体的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，对无氧铜棒在其端面深钻出呈六方密排分布的通孔，清洗多孔无氧铜棒和与铜棒通孔规格相匹配的Nb棒，烘干；

步骤2，装配：

将步骤1准备好的Nb棒装入多孔无氧铜棒中，采用紫铜盖进行两端密封，封焊，得到多芯无氧铜棒；

步骤3，热压、拉伸成型：

对步骤2装配好的多芯无氧铜棒进行热压、拉伸成型为多芯CuNb圆棒，并对多芯CuNb圆棒进行定尺和矫直；

步骤4，二次装配：

依次按照步骤1-3，重新加工一个多孔无氧铜棒，以步骤3得到的多芯 CuNb圆棒为通孔装配棒材，经清洗、烘干、装配、热压、拉伸成型为多芯 CuNb六角棒，对多芯CuNb六角棒进行定尺和和矫直，即得到青铜法Nb₃Sn 线材用铜铌增强基体。

本发明的特点还在于，

步骤1中多孔无氧铜棒采用10％～15％的铬酸清洗；Nb棒采用氢氟酸- 硝酸混合酸溶液进行酸洗，混合酸中，氢氟酸的质量分数为10％～15％，硝酸的质量分数为20％～35％；酸洗后的物料采用去离子水冲洗至中性，再采用工业乙醇对物料进行脱水并采用热风机进行风干，最后进行烘干。

步骤2中封焊采用真空电子束焊机，封焊时焊室真空度控制在≤ 1.0×10^-2Pa的范围内，电子束的束流大小控制在55mA～90mA之间。

步骤3中挤压温度控制在550℃～750℃。

步骤3中拉伸为冷拉伸，拉伸过程中每道次的加工率为10％～20％。

步骤3中矫直的不直度为1/1000mm，定尺长度与二次装配中所采用的无氧铜棒的长度相同。

步骤4中多孔无氧铜棒和步骤4得到的多芯CuNb圆棒采用20％～35％的硝酸进行清洗。

步骤4中多孔无氧铜棒通孔的孔径与多芯CuNb圆棒的直径相匹配。

本发明的有益效果是，一种青铜法Nb₃Sn线材用铜铌增强基体的制备方法，采用集束拉拔的工艺方法，将铌棒和多孔的无氧铜棒，经过多次装配复合制备多芯CuNb复合棒，制备的CuNb复合棒极限抗拉强度在600MPa～ 1300MPa左右，具有良好的塑性加工能力，CuNb复合棒最终被填充在青铜法Nb₃Sn最终包套中，得到的最终线材抗拉强度达到100MPa～400MPa，有效的改善了青铜法Nb₃Sn线材的力学性能，满足了后续先反应后绕制的磁体制备工艺要求。

附图说明

图1是本发明中无氧铜棒钻孔分布图；

图中，1.无氧铜棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种青铜法Nb₃Sn线材用铜铌增强基体的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，装配件准备：

采用Φ185mm～250mm的无氧铜棒作为坯料，对铜棒进行深孔钻加工，在其端面深孔钻出六方密排分布的55～91个通孔，孔径范围在Φ7.5mm～Φ16mm；