[发明专利]一种Nb3

说明书

本发明公开了一种Nb₃Sn超导线材用SnCu棒材合金晶粒的细化方法，采用等通道挤压和直接挤压相结合的方法制备出具有细小晶粒尺寸的Nb₃Sn线材用的SnCu合金棒。通过该种方法可以有效降低SnCu合金棒材中Cu₆Sn₅晶粒尺寸，从常规的20～40μm降低到2～3μm，采用该方法制备的SnCu合金棒材，有效增强了Nb₃Sn超导线材加工性能，提高Nb₃Sn超导线材制备成品率。

技术领域

本发明属于超导材料加工方法技术领域，具体涉及一种制备Nb₃Sn超导线材用SnCu合金棒材的加工方法。

背景技术

Nb₃Sn超导线材是制造大型粒子加速器的重要材料，目前国际上在各个科学工程中批量交付使用的高临界电流密度Nb₃Sn超导线材的J_c在12T，4.2K条件下可以达到2500A/mm²以上。由于Nb₃Sn 超导股线本身由Cu、Nb、Sn等塑性较好的材料加工制备而成，在加工过程中对原材料要求极高，材料的纯净度，杂质含量以及晶粒尺寸都会影响线材拉拔，很容易导致线材拉拔断裂，影响线材加工成品率。

Nb₃Sn超导线材内锡法用SnCu棒，经过熔炼后Sn元素和Cu元素完全混合，随后冷却，在Sn锭中的Cu原子与Sn原子反应生成Cu₆Sn₅相，Cu₆Sn₅相均匀分布在Sn锭中，可将Sn棒力学性能提高两倍以上。但在实际生产过程中，Sn锭中很容易生成粗大的Cu₆Sn₅相，即使经过后续的挤压加工后，在Sn棒中仍然存在晶粒尺寸大于30μm的Cu₆Sn₅相。Cu₆Sn₅相硬度大，很难在拉拔加工过程中破碎，导致大尺寸的Cu₆Sn₅相在后续的Nb₃Sn超导线材加工中，很容易引发线材加工的断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Nb₃Sn超导线材用SnCu棒材合金晶粒的细化方法，具体而言，通过多道次等通道转角挤压和直接挤压相结合的方式，解决了现有方法制得的SnCu合金棒材中Cu₆Sn₅相晶粒尺寸过大，导致线材加工困难，成品率低的问题。

为达到本发明的目的，本发明Nb₃Sn超导线材用SnCu棒材合金晶粒的细化方法，具体包括以下步骤：

(1)将Sn锭熔化，加入Cu屑，得到SnCu锭；

(2)将SnCu锭通过多道次等通道转角挤压，得到Cu₆Sn₅相晶粒破碎到 10μm以下的SnCu锭；

(3)将步骤(2)得到的SnCu锭进行定挤压比直接挤压，得到Cu₆Sn₅相晶粒破碎到5μm以下的SnCu棒材。

步骤(1)中在Sn熔炼过程中添加Cu含量在0.05～5wt％范围内；

步骤(2)中挤压通道的挤压角φ为90°。

步骤(2)中每道次挤压后，SnCu棒材旋转90°后再进去下一道次挤压。

步骤(2)中Sn锭等通道转角挤压次数为3～10次。

步骤(3)中SnCu棒直接挤压的挤压比D²/d²大于10(D为挤压前SnCu锭直径，d为挤压后SnCu棒直径)。