一种以Nb47Ti棒作为添加Ti元素制备高场Nb₃Sn超导股线的方法

摘要

本发明涉及一种以Nb47Ti作为添加源添加Ti元素制备高场Nb3Sn超导股线的方法，以Nb47Ti作为添加源替换部分Nb芯丝来达到Ti元素添加的目的，解决了高场Nb3Sn股线生产过程中以Nb47Ti作为添加源添加Ti元素的关键技术，可应用于高场Nb3Sn股线的制备。本发明中的Nb47Ti的分布方式、数量、后续的加工方法及参数等已成功应用于生产试验，Nb47Ti均匀对称分布于Nb芯丝中间，利于热处理时Ti元素扩散的均匀性，充分参与Nb3Sn的生成反应；使用了一套成熟的清洗、组装、除气、焊接、挤压、拉拔工序，制备的具有Nb47Ti芯CuNb多芯复合棒各组元界面间达到了冶金结合，使用该复合棒制备了可应用于高场磁体制备的Nb3Sn超导股线。

主权项

一种以Nb47Ti棒作为添加Ti元素制备高场Nb3Sn超导股线的方法，其特征在于步骤如下：步骤1采用CuNb单芯棒进行包套组装：由外到内依次为：Cu包套、Nb阻隔层、CuNb单芯棒和Nb47Ti单芯棒、纯Cu芯棒；组装过程为在密排的纯Cu芯棒中心层外围密排分布CuNb单芯棒，在CuNb单芯棒中间对称均匀分布设置若干Nb47Ti单芯棒，再套上Nb阻隔层后一起装进Cu包套中，最后用纯铜插缝棒插进Nb阻隔层与CuNb单芯棒之间的缝隙，盖好上下盖，完成组装；所述的CuNb单芯棒、Nb47Ti单芯棒和纯Cu芯棒的形状均为六方；步骤2对组装好的CuNb多芯包套进行除气处理：在真空热处理炉内进行，打开包套一端的端盖，除气真空度为10‑2Pa，除气温度为450℃，待包套温度降至50℃以下时可以出炉，完成除气工序；步骤3对除气后的包套进行焊接处理：在真空电子束焊机中进行，当真空度到5.0×10‑3Pa后对包套的上下端盖进行电子束封焊，将各组元密封在Cu包套内；待包套冷却30min后取出，完成焊接；步骤4对焊接的包套进行挤压：在卧式挤压机上进行，挤压前将包套充分加热至600℃，再按照10～30mm/S的速度挤压，挤压比控制在10～20，得到高场Nb3Sn超导股线制备用具有Nb47Ti芯的CuNb多芯复合棒；步骤5亚组元的制备：将获得的具有Nb47Ti的CuNb多芯复合棒截断为单根1.2～1.5m，在深孔加工设备上进行深孔加工去掉中心部分Cu区获得具有Nb47Ti的CuNb多芯复合管，经过清洗的Sn合金组装在复合管内获得具有Sn源的CuNb‑Sn多芯复合体，再拉伸加工这种复合体获得用于组装最终坯料的亚组元；步骤6最终坯料加工：按照产品要求将若干数目的亚组元与纯Cu芯棒集束组装在Cu管内获得最终坯料，经过拉伸加工这种最终坯料获得高场Nb3Sn超导股线。