[发明专利]一种高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材的制备方法

说明书

本发明涉及一种高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材的制备方法，具体包括：S1、将CuNi管坯和锭坯机加为NbTi/CuNi一次包套和二次包套；S2、NbTi/CuNi一次包套和NbTi棒进行一次组装，制备NbTi/CuNi一次复合锭坯；S3、采用高硬度的碳化钨扒皮模具对NbTi/CuNi一次棒坯进行扒皮；S4、NbTi/CuNi二次包套和步骤S3中的NbTi/CuNi一次复合棒进行二次组装，并用CuNi棒填充缝隙；S5、采用高硬度的碳化钨扒皮模具对NbTi/CuNi二次棒坯进行扒皮；S6、对NbTi/CuNi二次复合棒进行冷拉拔，最终获得NbTi/CuNi超导开关线材该。方法减弱了线材在冷拉拔过程中的加工硬化问题，整个拉伸过程中无断线。

技术领域

本发明属于超导复合线材加工技术领域，具体涉及一种高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材的制备方法。

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。但是，超导开关线材的制备技术一直被国外垄断，导致其成为国产磁体中唯一未国产化的部件，因此需尽快突破该材料的制备技术。

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。

因此，为了解决上述高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材在扒皮和拉拔中容易出现的一系列问题，本专利选取合适的CuNi合金作为基体，优化后的扒皮模具以及新的拉拔技术制备高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材的制备方法，解决了扒皮过程中的表面撕裂问题及冷拉拔过程中的加工硬化问题，整个拉伸过程无断线，成功的获得了万米级长线，实现了高Ni含量的NbTi/CuNi开关线的批量化生产。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高Ni含量的NbTi/CuNi超导开关线材的制备方法，其特征在于，具体操作过程包括如下步骤：

S1、将CuNi管坯和锭坯机加为NbTi/CuNi一次包套和二次包套；

S2、将步骤S1中的NbTi/CuNi一次包套和NbTi棒进行一次组装，制备NbTi/CuNi一次复合锭坯，然后经过真空电子束焊接和热挤压制备为NbTi/CuNi一次棒坯；

S3、采用高硬度的碳化钨扒皮模具对NbTi/CuNi一次棒坯进行扒皮，去除物料表面的缺陷，经过冷拉拔后，锯切为NbTi/CuNi一次复合棒；

S4、将步骤S1中的NbTi/CuNi二次包套和步骤S3中的NbTi/CuNi 一次复合棒进行二次组装，并用CuNi棒填充缝隙，然后经真空电子束焊接和热挤压制备为55芯的NbTi/CuNi二次棒坯；

S5、采用高硬度的碳化钨扒皮模具对NbTi/CuNi二次棒坯进行扒皮，去除物料表面的缺陷，经过冷拉拔后，锯切为NbTi/CuNi二次复合棒；

S6、对NbTi/CuNi二次复合棒进行冷拉拔，在冷拉拔设备上加装感应加热炉，以达到减弱CuNi表面加工硬化的效果，整个拉拔过程与时效热处理交替进行，最终获得NbTi/CuNi超导开关线材。

进一步地，所述步骤S1中的CuNi管坯和锭坯由中频炉熔炼的 CuNi合金作为坯料制备而成。