專利名稱：一種內(nèi)錫法Nb<sub>3</sub>Sn超導(dǎo)線的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的熱處理方法，屬于超導(dǎo)材料加工技術(shù)領(lǐng)域， 采用該方法熱處理后的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線具備低磁滯損耗特點。
背景技術(shù)：
內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線在IOT以上強磁場條件下具有高的臨界電流密度。它是制造高場磁體的核心材料，在實用化超導(dǎo)材料中具有重要地位。由中國、歐盟、美國、俄羅斯、日本、韓國、印度等七方參與的國際熱核聚變實驗堆(ITER)項目需要大量的Nb3Sn超導(dǎo)線。內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的制備工序如下首先，將Sn-Ti合金棒插入經(jīng)過加工得到的 Cu/Nb多芯復(fù)合管內(nèi)，經(jīng)拉伸和成型得到亞組元。其次，再將19個亞組元與Ta管、高剩余電阻率(RRR值)的無氧Cu管進行組裝后得到最終坯料。最終坯料經(jīng)過若干道次拉伸后，再經(jīng)過扭絞和最終拉伸，得到了內(nèi)錫法Nb3Sn最終股線。最后，必須經(jīng)過熱處理才能使股線中的Sn和Nb發(fā)生反應(yīng)生成Nb3Sn超導(dǎo)相。ITER要求Nb3Sn超導(dǎo)線具有中等臨界電流密度同時具有較低磁滯損耗。其單位體積磁滯損耗要求在4. 22K，士3T條件下，不超過500mJ/cm3。 合理有效的熱處理制度是制備低磁滯損耗內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的關(guān)鍵因素之一。
發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的熱處理方法，經(jīng)此方法熱處理的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線中芯絲搭接程度減輕，磁滯損耗明顯降低。技術(shù)方案一種內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的熱處理方法，其特征在于步驟如下步驟1 內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線用酒精或丙酮清潔后纏繞到磁滯損耗測試骨架上；步驟2 置入真空充氬熱處理爐的真空室內(nèi)后關(guān)閉真空室，對真空室進行抽真空， 抽至真空度達到5X lOipa以下；步驟3 打開加熱開關(guān)，進行真空熱處理，熱處理過程溫度變化為210°C下保溫 50h,然后升溫340°C保溫25h，繼續(xù)升溫至450°C保溫25h，繼續(xù)升溫至575°C保溫100 150h，繼續(xù)升溫至650°C保溫50 80h完成，每次升溫速率為5°C /h。有益效果本發(fā)明提出的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的熱處理方法，能夠使得內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線中芯絲搭接程度減輕，磁滯損耗明顯降低。圖2為不同熱處理制度熱處理后內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的典型磁化曲線。從中發(fā)現(xiàn)，隨著575°C保溫時間從IOOh增加到150h，650°C保溫時間相應(yīng)從IOOh減小到50h，樣品單位體積磁滯損耗從600mJ/cm3降低到349mJ/cm3。圖3為經(jīng)不同熱處理制度后內(nèi)錫Nb3Sn超導(dǎo)線的SEM照片。圖3(a) (d)為樣品單位體積磁滯損耗為600 349mJ/cm3股線芯絲的SEM照片。由圖可見，隨著芯絲搭接程度降低，樣品單位體積磁滯損耗從600mJ/cm3降低到349mJ/cm3。
圖1是磁滯損耗測試骨架示意圖；圖2是不同熱處理制度熱處理后內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的典型磁化曲線；圖3是經(jīng)不同熱處理制度后內(nèi)錫Nb3Sn超導(dǎo)線的SEM照片。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述實施例1取1. 3 1. 6m長的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線用酒精或丙酮徹底清潔后，纏繞到磁滯損耗測試骨架上。將組裝好的樣品放入真空充氬熱處理爐的真空室內(nèi)，并關(guān)閉真空室。對真空室進行抽真空，抽至真空度達到5X10_3pa以下。在真空度達到要求后，進行熱處理，熱處理過程溫度變化為210°C下保溫50h，然后升溫340°C保溫25h，繼續(xù)升溫至450°C保溫25h，繼續(xù)升溫至575°C保溫100h，繼續(xù)升溫至650°C保溫80h完成，每次升溫速率為5°C /h。如圖2所示，本例中樣品所測單位體積磁滯損耗為456mJ/cm3。圖3 (b)為其SEM 照片。實施例2取1. 3 1. 6m長的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線用酒精或丙酮徹底清潔后，纏繞到磁滯損耗測試骨架上。將組裝好的樣品放入真空充氬熱處理爐的真空室內(nèi)，并關(guān)閉真空室。對真空室進行抽真空，抽至真空度達到5X10_3pa以下。在真空度達到要求后，進行熱處理，熱處理過程溫度變化為210°C下保溫50h，然后升溫340°C保溫25h，繼續(xù)升溫至450°C保溫25h，繼續(xù)升溫至575°C保溫125h，繼續(xù)升溫至650°C保溫65h完成，每次升溫速率為5°C /h。如圖2所示，本例中樣品所測單位體積磁滯損耗為372mJ/cm3，圖3 (c)為其SEM照片。實施例3取1. 3 1. 6m長的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線用酒精或丙酮徹底清潔后，纏繞到磁滯損耗測試骨架上。將組裝好的樣品放入真空充氬熱處理爐的真空室內(nèi)，并關(guān)閉真空室。對真空室進行抽真空，抽至真空度達到5X10_3pa以下。在真空度達到要求后，進行熱處理，熱處理過程溫度變化為210°C下保溫50h，然后升溫340°C保溫25h，繼續(xù)升溫至450°C保溫25h，繼續(xù)升溫至575°C保溫150h，繼續(xù)升溫至650°C保溫50完成，每次升溫速率為5°C /h。如圖2所示，本例中樣品所測單位體積磁滯損耗為349mJ/cm3，圖3 (d)為其SEM照片。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的熱處理方法，其特征在于步驟如下 步驟1 內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線用酒精或丙酮清潔后纏繞到磁滯損耗測試骨架上； 步驟2 置入真空充氬熱處理爐的真空室內(nèi)后關(guān)閉真空室，對真空室進行抽真空，抽至真空度達到5X10_3pa以下；步驟3 打開加熱開關(guān)，進行真空熱處理，熱處理過程溫度變化為210°C下保溫50h，然后升溫340°C保溫25h，繼續(xù)升溫至450°C保溫25h，繼續(xù)升溫至575°C保溫100 150h，繼續(xù)升溫至650°C保溫50 80h完成，每次升溫速率為5°C /h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線的熱處理方法，技術(shù)特征在于將內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線用酒精或丙酮徹底清潔后，纏繞到磁滯損耗測試骨架上。將組裝好的樣品放入真空充氬熱處理爐的真空室內(nèi)，并關(guān)閉真空室。抽至真空度5×10-3pa以下；然后進行熱處理工藝工藝參數(shù)為210℃×50h+340℃×25h+450℃×25h+575℃×(100～150)h+650℃×(50～80)h，升溫速率為5℃/h。采用該方法熱處理后的內(nèi)錫法Nb3Sn超導(dǎo)線具備芯絲搭接程度低、磁滯損耗低的特點。
文檔編號C21D1/773GK102254621SQ20111008703
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者萬小波, 馮勇, 劉向宏, 劉建偉, 孫霞光, 張平祥, 李建峰, 李春廣, 王天成, 管軍強, 肖成舉 申請人:西部超導(dǎo)材料科技有限公司