[发明专利]一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法

说明书

本发明提供了一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法，包括以下步骤：(1)对材料进行清洗；(2)将多孔青铜锭放入铜管中，将Nb或Nb合金棒插入多孔青铜锭中，在其两端加上铜盖采用电子束封焊；(3)对步骤(2)得到铜/青铜/Nb复合包套进行挤压；(4)对步骤(3)得到铜/青铜/Nb挤压棒进行反复的拉拔和中间退火，在尺寸小时采用扒皮或磨削的方式将表面的铜层去除，获得青铜/Nb复合棒。本发明在青铜/Nb复合棒的外部包覆一层加工性能极佳的铜层，对内部的青铜/Nb复合体形成了包裹作用，有效地避免了青铜开裂，在尺寸较小时采用扒皮或磨削的方式去除该铜层，获得了用于青铜法Nb₃Sn复合线加工用的青铜/Nb复合棒。

技术领域

本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种青铜法Nb₃Sn超导线用青铜/Nb复合棒的制备方法。

背景技术

青铜法Nb₃Sn超导线材是制作高场磁体的主要材料之一，其使用青铜作为基体，而青铜加工硬化严重，加工中需反复进行中间退火。退火温度过高会导致Nb₃Sn相在加工过程中就生成，芯丝呈现“香肠状”而降低临界电流；退火温度过低会导致青铜塑性不佳，极易产生纵向开裂，从而物料报废。一般都采用较高的退火温度来改善开裂的发生，但从提高青铜法Nb₃Sn超导线材的性能角度出发，中间退火温度越低越好。同时青铜/Nb复合体中青铜和Nb的加工性能差异较大，加工导致的应力分布不均也会导致青铜基体开裂，从而物料报废。因此找到一种加工过程中不易开裂的高锡青铜/Nb复合棒的制备方法，可以有效的降低成本。

发明内容

针对现有技术中青铜/Nb复合体中青铜和Nb的加工性能差异较大，加工导致的应力分布不均也会导致青铜基体开裂，从而物料报废的技术问题，本发明提供了一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法，加工过程中在该复合棒表面包覆了一层铜层，解决了青铜/Nb复合棒由于加工硬化、应力分布不均导致的开裂问题，提高了产品的成品率。

本发明提供了一种覆铜加工青铜/Nb复合棒的制备方法，包括以下步骤：

(1)对铜管、多孔青铜锭、Nb或Nb合金棒进行清洗。

(2)将多孔青铜锭放入铜管中，将Nb或Nb合金棒插入多孔青铜锭中，在其两端加上铜盖并采用电子束封焊，得到铜/青铜/Nb复合包套。

(3)将步骤(2)得到的多芯青铜/Nb包套加热后进行挤压，得到铜/青铜/Nb挤压棒。

(4)将步骤(3)得到的铜/青铜/Nb挤压棒进行反复的拉拔和中间退火，在尺寸较小时采用扒皮或磨削的方式将表面的铜层去除，获得用于制备青铜法Nb₃Sn线材的青铜/Nb复合棒。

本发明步骤(1)多孔青铜锭中Sn的质量百分比为13.5％～16.0％，且含有质量百分比为0.2％～0.4％的Ti元素。

优选的，本发明步骤(1)多孔青铜锭中Sn的质量百分比为14.2％，且含有质量百分比为0.3％的Ti元素。

本发明步骤(1)多孔青铜锭的外径为Φ110mm～Φ170mm，孔的数量为19支或37支，孔直径为Φ9mm～Φ23mm，孔之间的间距和孔直径的比值为0.15～0.40，长度为300mm～600m；铜管的外径为Φ120mm～Φ185mm，内径与多孔青铜锭的外径一致，长度为300mm～600m。

优选的，本发明步骤(1)多孔青铜锭的外径为Φ140mm，孔的数量为37支，孔直径为Φ16mm，孔之间的间距和孔直径的比值为0.27，长度为450m；铜管的外径为Φ152mm，内径与多孔青铜锭的外径一致，长度为450m。

本发明步骤(1)Nb合金是Ti的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ti棒，或者是Ta的质量百分比为0.5％～2.0％的Nb-Ta棒。