[发明专利]一种改进Nb3

说明书

一种改进Nb₃Sn超导股线卢瑟福绞缆性能的优化方法，Nb₃Sn超导股线的横截面由内向外分别由锡合金区、Nb芯丝区和Cu基材区组成；将Nb₃Sn超导股线进行真空热处理，使热处理后Nb₃Sn超导股线的外层Cu基材的硬度比热处理前降低20％～50％。本发明在绞缆前对Nb₃Sn股线进行预热处理，使外层Cu基材发生一定程度软化，而内部Nb芯丝的硬度几乎不变，从而保证芯丝在绞缆过程中不会发生较大塑性变形，防止Nb₃Sn股线的临界性能出现大幅下降，提高绞缆的可靠性。

技术领域

本发明属于超导材料加工方法技术领域，具体涉及一种改进Nb₃Sn超导线材卢瑟福绞缆性能的优化方法。

背景技术

高性能Nb₃Sn(铌三锡)超导线材在12T、4.5K的条件下临界电流密度Jc达2000A/mm²以上，是目前产生高场磁场的主要超导材料。在实际工程应用中，绕制高场磁体通常采用绞缆后的Nb₃Sn超导股线。Nb₃Sn超导股线的绞缆与普通铜电缆的绞制方法类似，通过多级扭绞而成。但不同于普通电缆的是，Nb₃Sn股线由Cu(铜)、Nb(铌)、Sn(锡)三种材料加工制备而成，股线在绞缆过程中对形变十分敏感，特别是绞缆张力、横向变形量等参数，过大的载荷和横向变形量很容易在绞缆过程中产生较大塑性变形，直接导致股线中超导区域产生破裂，进而降低Nb₃Sn超导股线的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进Nb₃Sn超导股线卢瑟福绞缆性能的优化方法，解决现有绞缆过程中Nb₃Sn股线因产生较大塑性变形而导致的亚组元破裂问题，避免Nb₃Sn线材绞缆后性能下降。

本发明所采用的技术方案是一种改进Nb₃Sn超导股线卢瑟福绞缆性能的优化方法， Nb₃Sn超导股线的横截面由内向外分别由锡合金区、Nb芯丝区和Cu基材区组成；将Nb₃Sn超导股线进行真空热处理，使热处理后Nb₃Sn超导股线的外层Cu基材的硬度比热处理前降低20％～50％。

进一步地，热处理后Nb₃Sn超导股线比热处理前Nb₃Sn股线的屈服强度降低0％～15％。

进一步地，真空热处理温度180℃～250℃。

进一步地，将Nb₃Sn股线复绕到线轮上，置于真空热处理炉中进行热处理。

进一步地，真空热处理恒温保持30～120分钟；停止加热，测试外层Cu基材的硬度及 Nb₃Sn股线的屈服强度。当测试的外层Cu基材的硬度未达到要求时，则继续热处理直至测试的外层Cu基材的硬度达到要求。

进一步地，测试外层Cu基材的硬度时，先截取一段经过热处理的Nb₃Sn股线，对横截面打磨、抛光后，测试外层Cu基材的硬度；与热处理前的Nb₃Sn股线的Cu基材的硬度做对比计算热处理后Cu基材的硬度变化率。

本发明的有益效果是：绞缆前对Nb₃Sn股线进行热处理，热处理使外层Cu基材硬度降低，同时防止Sn/Cu扩散反应造成股线的脆性断裂，保证股线的屈服强度。绞缆过程中Nb₃Sn 股线主要由外层Cu基材协调变形，而Nb芯丝的塑性变形量较小，有效控制了因产生较大塑性变形引起的股线临界性能降低的现象，提高绞缆的可靠性。

附图说明

图1，是本发明使用的Nb₃Sn股线截面示意图。