[发明专利]一种NbTi/CuMn/Cu超导复合线材的制备方法

说明书

本发明公开的一种NbTi/CuMn/Cu超导复合线材的制备方法，采用CuMn合金管作为基体，首先，制备NbTi/CuMn单芯复合棒坯，冷拉拔制备NbTi/CuMn单芯复合棒；然后，制备NbTi/CuMn/Cu二次复合棒坯，再次冷拉拔制备NbTi/CuMn/Cu二次复合棒；最后，定模成型得到NbTi/CuMn/Cu超导复合线材。本发明公开的方法通过三次组装、冷拉拔的方法获得不同芯数、不同芯丝直径、不同铜比的细芯丝、低损耗NbTi/CuMn/Cu超导复合线材，采用该制备方法，可根据线材的性能要求，灵活调整复合线材的芯数、铜比和时效热处理工艺，最终获得高临界电流密度、低损耗的铌钛复合线材。

技术领域

本发明属于超导复合线材加工领域，具体涉及一种NbTi/CuMn/Cu超导复合线材的制备方法。

背景技术

随着国内重离子加速器项目(HIAF)项目的启动，相应的一系列配套设施陆续处于设计及研发阶段，其中主要的核心器件之一超导磁体的设计对NbTi超导线提出了高的要求，由于该磁体服役在高速脉冲电流下，采用常规NbTi/Cu超导线绕制的磁体，在交变的磁场下超导线损耗较高，能量损失较大，不但影响磁体的稳定性，而且对液氦消耗较多，因此降低NbTi超导线的交流损耗并同时具备高的临界电流将是研发的重点，其中主要的交流损耗是超导线材磁滞损耗、基体涡流损耗、自场损耗以及其它附加损耗。由于CuMn合金低温下的电阻率相比无氧铜较高，基体电阻率的增大可有效降低超导复合线材的涡流损耗，同时超导复合线材细芯化可有效降磁滞损耗，但是CuMn合金相比无氧铜，硬度大、强度高，在冷加工过程中很容易产生加工硬化现象，这对细芯丝、低损耗超导线材的加工带来了极大的挑战，因此相比常规NbTi/Cu超导线材的制备，通常采用大的变形量冷拉拔加工，细芯丝、低损耗NbTi/CuMn/Cu超导线材的加工需要开发新的线材结构、冷拉拔技术、热挤压技术等等。

发明内容

本发明的目的是提供一种NbTi/CuMn/Cu超导复合线材的制备方法，解决了现有方法加工的NbTi超导复合线材芯丝粗大、交流损耗较高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种NbTi/CuMn/Cu超导复合线材的制备方法，具体操作过程包括如下步骤：

步骤1，制备NbTi/CuMn单芯复合棒坯：

将清洗干净的CuMn合金管、上盖、下盖、铌筒和NbTi合金棒进行组装，通过真空电子束焊接包套，最后通过热挤压获得NbTi/CuMn一次单芯复合棒坯；

步骤2，冷拉拔制备NbTi/CuMn单芯复合棒：

将步骤1中获得的NbTi/CuMn单芯复合棒坯进行20～30道次冷拉拔，每道次拉拔加工率控制在10％～30％，冷拉拔过程中通过扒皮将其表面黑皮去除，然后通过定模拉伸成型为六角棒形状，将其切断、矫直，获得NbTi/CuMn一次单芯复合棒；

步骤3，制备NbTi/CuMn/Cu二次复合棒坯：

将步骤2中获得的NbTi/CuMn单芯复合棒整齐的密排在铜管内，铜管和单NbTi/CuMn单芯复合棒之间的间隙采用铜插棒进行填充，将组装好的NbTi/CuMn/Cu二次复合包套进行热等静压减小单芯复合棒之间的间隙，最后通过热挤压获得NbTi/CuMn/Cu二次复合棒坯；

步骤4，再次冷拉拔制备NbTi/CuMn/Cu二次复合棒：

将步骤3中获得的NbTi/CuMn/Cu二次复合棒坯进行30～40道次冷拉拔，每道次拉拔加工率控制在10％～20％，采用扒皮的方式去除表面黑皮，最后通过切断、矫直获得NbTi/CuMn/Cu二次复合棒；

步骤5，定模成型得到NbTi/CuMn/Cu超导复合线材：