[发明专利]一种高镍含量的NbTi超导开关线及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高镍含量的NbTi超导开关线及其制备方法，其包括以下步骤：S1：将NbTi棒材装入Nb筒，再装入到钻孔CuNi锭中，经过除气体、真空电子束焊接、热等静压以及挤压制备为NbTi/CuNi复合棒坯；S2：将所述NbTi/CuNi复合棒坯进行扒皮、冷拉拔和退火；S3：进行冷连轧，同时与时效热处理交替进行，进行归圆，获得NbTi/CuNi复合线；S4：将所述NbTi/CuNi复合线进行扭绞、拉拔和涂漆，获得NbTi超导开关线。本发明解决了高Ni含量的NbTi超导开关线硬度高，加工硬化严重，在拉拔过程中出现频繁断线，断芯以及性能低下的问题。在磁体励磁过程中，未出现失超的情况。

技术领域

本发明属于超导材料制备技术领域，涉及一种高镍含量的NbTi超导开关线及其制备方法。

背景技术

超导开关是超导磁体中的关键部件，其作用主要有：第一、超导磁体完成励磁后，超导开关闭合，切断电源，超导开关与磁体间形成无损耗的闭合回路；第二、在磁体的运行过程中，一旦失超，超导开关便会自动断开，防止磁体损毁。

在Cu基二元合金中，Ni与Cu同为面心立方结构，原子半径相近，能形成置换固溶体，因此CuNi合金具有较为优良的冷加工性能，同时其高电阻特性能满足超导开关线材的性能要求，因此被用于NbTi超导开关线材的基体。但是，随着Ni含量的增加，高硬度的CuNi合金不但会增加挤压过程中的“闷车”风险，而且在扒皮工序中，表面会出现撕裂形貌，严重影响物料的表面状态，同时在多道次的冷拉拔过程中更容易导致线材断线，给超导开关线材的研发带来挑战。国际上通常采用CuNi作为NbTi超导开关线的基体，是因为Cu与Ni为面心立方结构，原子半径相近，能形成置换固溶体，具备较好的冷加工性能。目前，高Ni含量的NbTi超导开关线在磁体励磁过程中，多次出现失超的情况。

发明内容

本发明的目的在于解决高Ni含量的NbTi超导开关线在磁体励磁过程中，多次出现失超的情况。

本发明申请人发现在线材直径不变的情况下，增加芯丝数量，减少芯丝直径能有效解决这一问题，但伴随芯数的增加，超导线材的加工难度增大，对加工过程中多芯丝的协同变形能力要求更高。而由于高Ni含量的NbTi超导线材硬度高，加工硬化严重，使用常规的制备工艺在拉拔过程中出现频繁断线，断芯以及性能低下的问题。

由此，本发明提供了一种高镍含量的NbTi超导开关线及其制备方法来满足本领域内的这种需要。

一方面，本发明涉及一种高镍含量的NbTi超导开关线的制备方法，其包括以下步骤：S1：将多个NbTi棒材分别装入多个Nb筒，再装入到钻孔CuNi锭中，经过除气体、真空电子束焊接上下盖、热等静压和挤压制备为直径小于90mm的NbTi/CuNi复合棒坯；

S2：将所述NbTi/CuNi复合棒坯进行扒皮去除表面氧化层，然后多次冷拉拔退火；

S3：进行多次冷连轧，所述冷连轧与时效热处理交替进行1~8次，进行归圆，获得NbTi/CuNi复合线；

S4：将所述NbTi/CuNi复合线进行扭绞、拉拔和涂漆，获得NbTi超导开关线。

进一步地，本发明提供的高镍含量的NbTi超导开关线的制备方法中，所述NbTi棒材和所述钻孔CuNi锭的原料为退火态；

所述钻孔CuNi锭的Ni含量为30wt.%~70wt.%；所述钻孔CuNi锭的直径为100~200mm；

所述NbTi棒材的Nb含量为40wt.%~60wt.%，直径为1~3mm，所述NbTi棒材的数量为500~700支；

所述Nb筒的壁厚为0.4~0.8mm。

进一步地，本发明提供的高镍含量的NbTi超导开关线的制备方法中，所述热等静压的温度为600~900℃；

所述挤压的温度为800~1100℃。