[发明专利]一种Nb3

说明书

本发明公开了一种Nbsubgt;3/subgt;Al前驱体线材的表面覆铜方法，首先将Nbsubgt;3/subgt;Al前驱体线材在高真空腔室中的收放线轮处进行绕线处理，对腔室进行抽真空，同时开启腔室加热，启用线材加热器，对Nbsubgt;3/subgt;Al前驱体线材进行加热以去除线材表面水汽，接着对Nbsubgt;3/subgt;Al前驱体线材表面进行离子源清洗，然后启用平面阴极溅射电源对Nbsubgt;3/subgt;Al前驱体线材表面进行覆铜。本发明提供的Nbsubgt;3/subgt;Al前驱体线材的表面覆铜方法，不仅具有覆铜界面结合度高、线材应力应变性能好的优点，而且具备工艺流程简单、可大规模工业化生产的特点。

技术领域

本发明属于低温超导材料加工技术领域，具体涉及一种Nb₃Al前驱体线材的表面覆铜方法。

背景技术

Nb₃Al是目前超导转变温度（ T_c）、临界电流密度（ J_c）和上临界场（ H_c2）等综合实用性能最好的低温超导材料。它与Nb₃Sn相比， T_c达到19.3 K，也属于A15结构金属间化合物和晶界钉扎超导体；而且具有更高的 H_c2和更好的高场 J_c特性；尤其重要的是，它比Nb₃Sn具有更优良的应力-应变容许特性。因此Nb₃Al超导线材被认为在下一代热磁约束聚变反应堆（ITER）、高能粒子加速器（LHC）和核磁共振谱仪（NMR）等超导磁体应用上有着巨大的潜力。

目前，Nb₃Al前驱体线材的制备过程分为“前驱体线材制备”和“热处理”两部分。前驱体线材通常采用Nb-Al箔材卷绕后制作成单芯棒，随后通过多芯组装、静液挤压和拉拔等工艺制作成多芯线材。热处理可分为两种，一种是“低温扩散热处理”，另一种是“高温急热急冷（RHQ）+ 成相热处理”。采用低温扩散热处理工艺时，前驱体单芯和多芯线材可以直径套在Cu管内进行加工获得Cu基体超导线材，但是热处理会产生杂相，无法获得化学计量比的Nb₃Al，性能较低。采用RHQT工艺，可以获得接近化学计量比的Nb₃Al，但是由于1940℃ 以上的热处理温度超过了Cu的熔点，因此无法在前驱体线的加工过程中引入Cu，需要在RHQ热处理后的线材表面进行覆Cu。

目前主要应用的几种覆Cu工艺有：轧制覆Cu工艺、离子镀和电镀工艺。轧制覆Cu工艺，其主要是将RHQ处理后的Nb(Al)ss复合体线材装进Cu管内直接进行拉拔，最后在800℃进行10h的低温成相热处理，成功获得Cu基体的Nb₃Al超导圆线，该工艺流程虽然简单，但是拉拔的加工方式会导致外层Cu与Nb或Ta基体的结合强度较低，线材的应力应变性能较差。离子镀和电镀覆Cu工艺，其主要是在RHQ热处理后的线材表面镀一层厚度为1um的Cu，然后再通过电镀工艺在线材表面电镀厚度约为10um的Cu，以获得Cu基体的Nb₃Al超导线材，该工艺可以获得界面结合强度高、接触电阻小和应力应变性能优良的Cu基体，但是该工艺流程复杂、成本高、周期长，不利于商业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Nb₃Al前驱体线材的表面覆铜方法，该方法具有界面结合度高、工艺流程简单、可大规模商业化生产等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种Nb₃Al前驱体线材的表面覆铜方法，包括以下步骤：

1）前驱体线材绕线