一种CICC型RRP Nb₃Sn超导线圈的热处理工艺技术

摘要

本发明公开了一种CICC型RRP Nb₃Sn超导线圈的热处理工艺技术，包括：（1）提供了一种CICC型RRPNb₃Sn超导线圈在热处理前布置与安装测温热电偶的工艺方法，能够完全实时地反映出该超导线圈整体在热处理过程中真实的温度状态；（2）提出了一种RRP Nb₃Sn超导股线制成CICC型超导线圈最佳热处理工艺制度，解决了大型CICC型Nb₃Sn超导磁体在热处理过程中各保温平台温度不均匀性和时间不一致性的关键工艺技术问题；（3）给出了一种CICC型RRP Nb₃Sn超导线圈在长时间热处理过程可能发生的各种故障的工艺处理措施，完善了该超导线圈最佳热处理工艺制度。

主权项

一种CICC型RRP Nb₃Sn超导线圈的热处理工艺技术，其特征在于，包括以下步骤：（1）在CICC型RRP Nb₃Sn超导线圈热处理前布置与安装测温热电偶：1）选取热电偶的布置点：a、在超导线圈（2）的重要部位，如：线圈导体引/出线（3）和（5）、线圈的液氦短管（4）上布置测点；b、在超导线圈（2）底部托架（1）上验证样品放置处布置测点；c、在超导线圈（2）上、中、下部位的内/外表面三个不同方位上布置测点；2）各个温度测点的热电偶的安装工艺要求：a、在线圈导体引/出线（3）和（5）、线圈的液氦短管（4）部位安装测点时，热电偶传感部位直接与裸露在外的CICC超导导体和与导体相通的液氦短管接触并进行固定；b、在验证样品放置处安装测点时，热电偶传感部位直接与超导线圈底部托架（1）表面不同位置接触并进行固定；c、在超导线圈的内外表面不同位置安装测点时，热电偶传感部位通过金属过渡件与CICC超导导体相接触但不能破坏超导线圈的绝缘结构；3）各个温度测点的热电偶的具体安装方法是：先在超导线圈内外表面不同位置处附近的热处理夹具中金属夹板（6）上焊上开凿有Ø3 mm、深20 mm沉孔的圆柱形金属过渡件（9），该金属过渡件（9）的一端侧面焊有长为5 mm锥形尖刺，锥形尖刺能透过线圈绝缘结构（8）与线圈CICC超导导体（7）接触，后在金属过渡件（9）的Ø3 mm沉孔里紧紧地插入热电偶传感部位（10）；（2）利用RRP Nb₃Sn超导股线制成CICC型超导线圈的最佳热处理工艺制度：210℃/48hr ^(a) + 400℃/48hr ^(a) + 570℃/4hr ^(b) + 640℃/60hr^(c)，升温速率是10℃/hr,热处理完成后以10℃/hr降温到低于500℃，然后随炉冷却；其中，（a）表示在210℃和400℃这两个保温平台，Nb₃Sn超导线圈温度最低部位可以延迟到100hr以上以确保在两个平台要求的48hr反应持续时间内磁体上所有部位温度的一致性，即210℃±2.5℃和400℃±2.5℃；（b） 表示为了减少640℃保温平台的延迟时间和防止线圈上最高温度超过640℃，预先增加的570℃/4hr保温平台；（c）表示当超导线圈所有部位温度应在635‑640℃范围时可认为进入640℃保温平台，其温度最高部位在640℃保温平台的持续时间应控制在70hr以内而温度最低部位在640℃保温平台的持续时间超过50hr以上；（3）CICC型RRP Nb₃Sn超导线圈在长时间热处理过程可能发生的各种故障的工艺处理措施，完善了该超导线圈最佳热处理工艺制度：当发生了最严重的故障，一时没有排除的对策，立即中止热处理，并以较快速率降到室温，同时记下中止热处理那个时刻的状态，如：热处理温度以及在该温度下持续反应时间量，待故障排除后可重新恢复热处理，具体做法是以快的速度升至到发生热处理中断时刻的状态，并按最佳热处理制度继续进行下去。