[发明专利]一种NbTi/CuNi/Cu超导复合线材的制备方法

说明书

本发明公开的一种NbTi/CuNi/Cu超导复合线材的制备方法，采用低温下高电阻率的CuNi合金和无氧铜同时作为基体，CuNi合金紧密包裹在NbTi芯丝周围，有效阻隔芯丝之间发生耦合，本发明公开的方法通过三次组装、结合冷拉拔和不同次数的时效热处理制备不同CuNi合金占比、不同芯丝直径以及不同铜比的高性能、细芯丝、低损耗NbTi/CuNi/Cu超导复合线材，采用该制备方法，可根据线材的性能要求，通过调整CuNi合金板厚度、二次复合棒和三次复合线芯数和铜比、三次复合线时效热处理工艺，获得高临界电流密度、低损耗的NbTi/CuNi/Cu超导复合线材。

技术领域

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

背景技术

NbTi/Cu超导线材由于其优异的加工性能和高的临界电流已广泛用于大科学装置（ITER）、磁共振成像仪（MRI）、磁控提拉单晶硅磁体（MCZ）等，随着超导磁体技术的更新，对其关键部件超导线材提出了更高的要求。国内重离子加速器项目（HIAF）中关键部件-快脉冲超导磁体，不仅要求超导线材具有高的临界电流，而且具有较低的交流损耗，因此，这就要求NbTi超导线材在保证高性能的前提下，芯数更多，芯丝更细，损耗更低。NbTi超导线材芯丝细芯化之后，采用常规无氧铜作为基体，芯丝之间会发生耦合，产生近邻效应，大大增加线材交流损耗，通常采用低温电阻率较高的材料将NbTi芯丝分隔开，CuNi合金在低温下的电阻率是无氧铜的1000倍，具有较高的低温电阻率和良好的加工性能，考虑到万芯级长线的加工性能，CuNi合金占整个线材的比例应尽量小，将CuNi合金薄板包裹在NbTi棒表面，最后将厚壁无氧铜管套在最外层，CuNi合金和无氧铜同时作为基体，通过多道次冷拉拔，芯丝直径减小至2~4μm时，CuNi合金可有效阻隔芯丝之间发生耦合，降低线材损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种NbTi/CuNi/Cu超导复合线材的制备方法，采用低温下高电阻率的CuNi合金将NbTi芯丝阻隔开，同时增加复合线材芯丝数量，芯丝细芯化，解决线材交流损耗较高问题。

本发明所采用的技术方案是，一种NbTi/CuNi/Cu超导复合线材的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将清洗干净的无氧铜管、CuNi合金薄板、上盖、下盖、铌板和NbTi合金棒进行组装，然后进行真空电子束焊接包套，最后通过热挤压获得NbTi/CuNi/Cu一次单芯复合棒坯；

步骤2、将NbTi/CuNi/Cu一次单芯复合棒坯采用常规扒皮模进行扒皮去除表面黑皮，然后进行10~20次冷拉拔，每道次拉拔加工率控制在5%～15%，最后通过定模拉伸成型为六角棒形状，加工率为5%~15%，将其切断、矫直，获得NbTi/CuNi/Cu一次单芯复合棒；

步骤3、将NbTi/CuNi/Cu一次单芯复合棒整齐的密排在铜管内，铜管和NbTi/CuNi/Cu一次单芯复合棒之间的间隙采用小规格无氧铜棒进行填充，将组装好的NbTi/CuNi/Cu二次复合包套真空电子束焊接后进行热等静压，最后通过热挤压获得NbTi/CuNi/Cu二次复合棒坯；

步骤4、将NbTi/CuNi/Cu二次复合棒坯进行20~30次冷拉拔，每道次拉拔加工率控制在5%～15%，采用常规扒皮模进行扒皮去除表面黑皮，最后通过定模拉伸、切断、矫直获得NbTi/CuNi/Cu二次复合棒；

步骤5、将NbTi/CuNi/Cu二次复合棒密排在铜管内构成三次复合线，铜管和NbTi/CuNi/Cu二次复合棒之间的间隙采用小规格无氧铜棒进行填充，将三次复合线进行冷拉拔，道次加工率控制在10%～20%，同时对其进行多次时效热处理，最后通过定模成型获得满足性能要求的NbTi/CuNi/Cu超导复合线材。

本发明的特点还在于：