本申请涉及超导线缆,特别涉及一种内锡法nb3sn超导线材制备方法及超导线材。
背景技术:
1、nb3sn(铌三锡)超导线材是制造大型粒子加速器的重要材料,目前国际上在各个科学工程中批量交付的青铜法nb3sn和iter(国际热核聚变反应堆计划)型nb3sn超导线材的jc(临界电流密度)在12t、4.2k条件下可以达到1100~1300a/mm2。获得稳定的临界电流密度较高的nb3sn线材长线制备技术和批量化生产能力,是指导大型粒子加速器需要解决的重要基础材料问题。
2、影响nb3sn超导线材临界电流密度的主要因素是nb3sn相含量及nb3sn晶粒界面密度。为了提高nb3sn超导线材临界载流能力,则需要充分保障线材中nb元素充分反应形成nb3sn相,同时保障线材中所生成的nb3sn晶粒均匀且细小。ti(钛)元素掺杂可以显著细化nb3sn晶粒,目前有两种ti元素掺杂法,其一,将一定量的ti元素固溶进入sn锭中,制备成snti合金棒,以此作为内锡法nb3sn线材的sn、ti元素源;其二,在内锡法nb3sn线材芯丝区域插入一定数量的nb47ti棒,其余芯丝为纯nb棒,线材sn源为sncu合金棒。线材制备完成后,结合热处理实验得出,加入nb47ti棒的线材因其ti元素扩散略滞后于nb元素反应生成nb3sn相,故完成热处理后线材中部分nb3sn相不含有ti元素,该部分nb3sn相晶粒尺寸较大;而加入snti合金棒的线材由于snti合金棒中硬质snti颗粒尺寸较大,极易造成线材加工过程发生断线。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种内锡法nb3sn超导线材制备方法及超导线材,用以解决现有技术中超导线材ti元素扩散不均匀和容易断线的问题。
2、一方面,本申请实施例提供了一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,该方法包括:
3、向熔融的nb中加入ti元素,制备成nbti棒;
4、将多根nbti棒插入浇铸筒,向浇铸筒注入无氧铜液,制备成cunb复合锭;
5、对cunb复合锭进行挤压,得到cunb复合棒;
6、在cunb复合棒中心钻孔,得到cunb复合管;
7、在cunb复合管中插入sncu合金棒,得到亚组元;
8、将多根亚组元装入ta管中,将ta管装入无氧铜管,获得最终坯料;
9、对最终坯料进行拉拔和扭绞,得到nb3sn超导线材。
10、另一方面,本申请实施例还提供了一种内锡法nb3sn超导线材,该超导线材采用上述的方法制备得到。
11、本申请中的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法及超导线材,具有以下优点:
12、制备方法克服了现有技术的缺点,保障线材制备过程中断线风险大幅降低的同时,又克服了线材热处理过程中ti元素扩散均匀性的差的问题,实现长线制备工艺稳定性提升,线材临界电流值提升。
1.一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,在向所述浇铸筒注入无氧铜液后制备得到无氧铜锭(2),在所述浇铸筒两端焊接无氧铜盖,得到所述cunb复合锭。
3.根据权利要求2所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,采用电子束焊接技术将所述无氧铜盖焊接在所述浇铸筒上。
4.根据权利要求1所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,对所述cunb复合锭加热和保温后再进行挤压。
5.根据权利要求4所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,对所述cunb复合锭挤压的温度为450℃~550℃。
6.根据权利要求1所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,在得到所述亚组元(5)后,还对所述亚组元(5)进行拉拔和矫切。
7.根据权利要求1所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,在得到nb3sn超导线材后,还对所述nb3sn超导线材进行热处理。
8.根据权利要求7所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,所述热处理的方法为先在550℃保温200h,然后在650℃保温250h。
9.根据权利要求1所述的一种内锡法nb3sn超导线材制备方法,其特征在于,所述nbti棒(1)中ti的含量为1.0wt%~2.0wt%,所述sncu合金棒中cu的含量为2.0wt%。
10.一种内锡法nb3sn超导线材,其特征在于,所述nb3sn超导线材采用权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。