[发明专利]一种用于铌三锡超导线材拉拔及检测的装置和方法

说明书

本发明公开一种用于铌三锡（Nb₃Sn）超导线材拉拔及检测的装置和方法，利用激光测径仪进行水平和垂直两个方向的测定；利用高速相机360^o摄像、结合数据处理，对线材截面进行实时成像；利用压力传感器实时采集线材加工过程中的变形力大小；利用高速相机、结合数据处理，对润滑液面图像进行实时采集。通过以上4个参数进行实时分析，判断线材加工过程的塑性变形情况，是否存在断线危险点，从而实现对导线均匀性在线实时监测，获得线材塑性变形数据。本发明利用人工智能和机器学习的方法，实现全自动在线评估。

技术领域

本发明涉及超导材料制备技术领域，尤其涉及一种用于铌三锡超导线材拉拔及检测的装置和方法。

背景技术

超导技术是 21 世纪具有战略意义的高新技术，在全超导托克马克磁约束核聚变装置、高能粒子加速器、磁悬浮列车、核磁共振成像以及国防军工等方面有着重要的意义和应用潜力。由于超导技术不可替代的特殊性和优越性，它在扫雷艇、超导电机、电磁武器、传感器、舰船用防弹及导航用高精度超导陀螺仪等领域被广泛应用。高性能超导线材是超导技术应用的基础，尤其对于超导电缆、超导储能、超导磁体以及超导限流器等应用具有十分重要的意义。

铌三锡（Nb₃Sn）超导线材是目前10 T以上高场超导磁体应用主要材料。按照制备方法分类，它可以分为青铜法和内锡法两种。青铜法线材主要是将纯金属Nb棒插入到锡青铜合金基体中，经过热挤压、拉拔、中间退化、再拉拔等工序制备成线材；内锡法线材则是以Sn棒作为Sn源，经过Cu基体，在热处理过程中先生成Sn-Cu合金，随后与Nb反应，在Nb棒位置生成铌三锡（Nb₃Sn）超导体。由于内锡法线材中通过Sn棒可以提供充足的Sn源，因此该线材临界电流密度性能更高，在强磁场领域应用更加广泛。

Cu-Nb-Sn多组元复合的内锡法铌三锡（Nb₃Sn）前驱体线材加工制备是目前高场铌三锡（Nb₃Sn）超导线材制备的难点；主要原因在于，Cu、Nb和Sn三种金属组元的硬度和延展性相差较大；同时在导线塑性加工过程中，由于加工硬化速率不同，导致该线材加工困难，而造成经常性断线，从而降低了线材的成品率，增加了导线制备成本。此外，在铌三锡（Nb₃Sn）前驱体线材加工制备过程中，还存在导线均匀性检测困难的问题，由于无法实现在线检测，对于线材成品的首尾检测往往无法真实反映导线的均匀性情况，给后续的超导磁体制作带来风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铌三锡（Nb₃Sn）超导线材拉拔及检测的装置和方法。

本发明采用的技术方案是：

一种用于铌三锡（Nb₃Sn）超导线材拉拔及检测的装置，其包括设于两端的放线轮和收线轮，放线轮和收线轮之间沿着线材行进方向依次设有液体润滑油槽、拉丝模具、第一高速相机和激光测径仪，液体润滑油槽的上方设置第二高速相机，拉丝模具内设有感应线材拉动时拉力的压力传感器；第一高速相机、第二高速相机和激光测径仪分别连接电脑主机，电脑主机处理采集图像和数据，以对线材进行均匀性在线实时监测并获得线材塑性变形数据。

进一步地，作为优选实施方式，电脑主机预装有人工智能和机器学习系统。

进一步地，作为优选实施方式，液体润滑油槽中设有润滑油。

进一步地，作为优选实施方式，拉丝模具安装于一模具支撑架上。

进一步地，作为优选实施方式，第一高速相机用于线材的截面形状成像，第二高速相机用于液体润滑油槽的润滑液面成像。

一种用于铌三锡（Nb₃Sn）超导线材拉拔及检测方法，其包括以下步骤：

步骤1，将需进行拉拔的超导线材放置到放线轮和收线轮进行线材组装并在液体润滑油槽中加入润滑油；