[发明专利]一种卷绕法Nb3

说明书

本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种卷绕法Nb₃Sn超导线材的制备方法，包括制备由Sn合金箔、Cu箔、Nb箔及铜棒形成的卷绕组合体；将卷绕组合体装入第一无氧铜管中，并对第一无氧铜管的两端进行密封得到CuNbSn复合棒；将CuNbSn复合棒进行静液挤压后得到坯料，拉拔坯料后定尺切断得到六方CuNbSn亚组元；将若干六方CuNbSn亚组元装入第二无氧铜管中，按密排六方组装得Nb₃Sn最终坯料；对Nb₃Sn最终坯料进行拉伸，制得成品Nb₃Sn前驱体线材；对成品Nb₃Sn前驱体线材进行热处理，制得成品Nb₃Sn超导线材。本发明简化了Nb₃Sn超导线材的制作流程，降低了Nb/Sn扩散反应动力学条件。

技术领域

本发明属于超导材料加工技术领域，涉及一种卷绕法Nb₃Sn超导线材的制备方法。

背景技术

铌三锡(Nb₃Sn)低温超导材料是目前10T以上高场超导磁体应用最主要的材料之一，已在高能粒子加速器、核磁共振谱仪(NMR)、以及磁约束核聚变(ITER)等较多领域有广泛的应用。内锡法和青铜法是目前生产Nb₃Sn超导线材的两种传统方法。

内锡法Nb₃Sn线材加工制作流程是：先制作多孔铜锭，随后将Nb棒插入多孔铜锭中，通过热等静压和热挤压等工序，加工成Cu-Nb 复合棒材。然后中心钻孔，插入Sn合金棒，再通过拉拔等冷加工工序，获得内锡法Nb₃Sn超导线材前驱体。青铜法Nb₃Sn线材加工制作流程是：先制作多孔的锡青铜锭，随后将Nb棒插入锡青铜锭，经过热挤压制作成多芯棒材亚组元，随后将多根锡青铜/Nb复合组元装入锡青铜包套中，经过热挤压制作成更多芯丝棒材，最后经过多道次拉拔和退火，获得青铜法Nb₃Sn超导线材前驱体。

在上述两种方法中，由于用Nb棒作为Nb源，Nb的初始尺寸较大，造成成品线材中Nb芯丝的尺寸较大。对于Nb₃Sn超导线材，晶粒越细，超导性能越好；在Nb₃Sn线材热处理过程中，热处理温度越高，晶粒生长越快；而热处理温度过低，会造成Nb/Sn扩散反应速度慢，热处理时间过长。但是较低的热处理温度和较短的热处理时间，会造成Nb芯丝中心存在未反应的Nb，导致超导线材性能较低。显然，Nb尺寸越细小，更有利于Nb/Sn之间的相互扩散。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种卷绕法 Nb₃Sn超导线材的制备方法，可以简化Nb₃Sn超导线材的制作流程，降低Nb/Sn扩散反应动力学条件，在较短时间和较低温度下，生成晶粒细小的超导线材。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种卷绕法Nb3Sn超导线材的制备方法，具体包括以下步骤：

1)制备由Sn合金箔、Cu箔、Nb箔及铜棒形成的卷绕组合体；

2)将卷绕组合体装入第一无氧铜管中，并对第一无氧铜管的两端进行密封得到CuNbSn复合棒；

3)将CuNbSn复合棒进行静液挤压后得到坯料，对所述坯料进行拉拔后定尺切断得到六方CuNbSn亚组元；

4)将若干六方CuNbSn亚组元装入第二无氧铜管中，按密排六方组装，得到Nb₃Sn最终坯料；

5)对所述Nb₃Sn最终坯料进行多次拉伸，制得成品Nb₃Sn前驱体线材；

6)对成品Nb₃Sn前驱体线材进行热处理，制得成品Nb₃Sn超导线材。