一種用于提高Cu-Nb復合線材綜合性能的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于提高Cu-Nb復合線材綜合性能的制備方法。
【背景技術】
[0002]集束拉拔制備獲得的Cu-Nb復合線材因能夠兼顧高強度和優良的導電性，在強磁場建設、醫學及鐵路運輸等領域具有廣闊的應用前景。但是，Cu-Nb復合線材的強度和導電性存在互相矛盾的關系，提高材料強度的同時往往伴隨著導電性的下降，這種矛盾關系已成為Cu-Nb復合線材應用受限的一個重要因素。
[0003]Cu-Nb微觀復合線材的高強度、優良的導電性與大變形拉拔后形成的納米纖維復合組織和基體的多尺度結構特性緊密相關。目前，世界各地的研宄者在實驗研宄和實際生產中投入了大量的人力和物力，力求對復合線材導電性和強度進行優化，以滿足實際生產需求。如何進一步優化Cu-Nb復合線材強度和導電性的匹配，能夠在獲得優良導電性的同時，又不顯著降低線材強度，這已成為該類復合線材亟需解決的一個關鍵性問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種用于提高Cu-Nb復合線材綜合性能的制備方法，不僅制備工藝簡單，而且實現對Cu-Nb復合材料性能的合理優化。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種用于提高Cu-Nb復合線材綜合性能的制備方法，包括以下步驟:
(1)首先分別選取I根純Cu管套和I根純Nb棒材進行組裝，將純Cu管套套設在純Nb棒材外，所述純Nb棒材置于純Cu管套的中心處，依次對其進行真空封焊、熱擠壓工序，再進行多道次冷拉拔獲得單Nb芯Cu-Nb復合線材；
(2)將步驟(I)中獲得的單Nb芯Cu-Nb復合線材沿其長度方向均分成55等份，并繼續選取I根純Cu管套進行組裝，將純Cu管套套設在55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材外，所述55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材在純Cu管套中心處排列成柱狀體，另取純Cu棒材填充純Cu管套與55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材的間隙中后，依次對其進行真空封焊、熱擠壓工序，再進行多道次冷拉拔獲得55Nb芯Cu-Nb復合線材；
(3)將步驟(2)中獲得的55Nb芯Cu-Nb復合線材重復步驟(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb復合線材；
(4)將步驟(3)中獲得的552Nb芯Cu-Nb復合線材重復步驟(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb復合線材；
(5)將步驟(4)中獲得的553Nb芯Cu-Nb復合線材沿其長度方向繼續均分成85等份，并繼續分別選取I根純Cu管套、I根純Cu棒材進行組裝，把純Cu棒材置于純Cu管套的圓心處，將85等份553 Nb芯Cu-Nb復合線材均勻排列在純Cu棒材周側形成柱狀體，將純Cu管套套設在純Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb復合線材外，并另取純Cu棒材填充純Cu管套與純Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb復合線材的間隙中后，依次對其進行真空封焊、熱擠壓工序，再進行多道次冷拉拔獲得85X553 Nb芯Cu-Nb復合線材；
(6)將步驟(5)中獲得的85X553 Nb芯Cu-Nb復合線材重復步驟(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb復合線材。
[0006]進一步的，所述真空封焊的焊接真空度大于5X 10_3Pa，熱擠壓溫度為550~650°C，拉拔速率為15mm/s，每道次形變量控制在20%以下，拉拔過程中引入的退火工藝的退火溫度為700 °C，退火時間為40~120min。
[0007]進一步的，所選取的純Cu管套和純Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，雜質所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所選取的純Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比為99.9%，雜質所占的的重量百分比小于或等于0.05%。
[0008]進一步的，在步驟(I)中，在對純Cu管套和純Nb棒材進行組裝前，先對純Cu管套和純Nb棒材進行打磨、酸洗、矯直步驟，清潔其表面；在步驟(2)中，在對純Cu管套和55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材進行組裝前，先對純Cu管套和單Nb芯Cu-Nb復合線材進行打磨、酸洗、矯直步驟，清潔其表面；在步驟(5)中，在對純Cu管套、純Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb復合線材進行組裝前，先對純Cu管套、純Cu棒材以及85等份553Nb芯Cu-Nb復合線材進行打磨、酸洗、矯直步驟，清潔其表面。
[0009]進一步的，在步驟(I)中，所述純Cu管套和純Nb棒材的長度相等；在步驟(2)中，所述純Cu管套和55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材的長度相等；在步驟(5)中，所述純Cu管套、純Cu棒材以及85等份553Nb芯Cu-Nb復合線材的長度相等。
[0010]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:本方法制備的Cu-Nb復合線材，充分發揮純Cu高導電性和多尺度結構對性能的影響，同時削弱加工硬化引起導電性的下降，使得Cu-Nb復合線材具有較高導電性和強度的良好結合。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例的85X553Nb芯Cu-Nb復合線材橫截面構造示意圖。
[0013]圖2為本發明實施例的852X553Nb芯Cu-Nb復合線材橫截面構造示意圖。
[0014]圖3為本發明實施例的構造示意圖。
[0015]圖中:1-純Cu管套，2-553Nb芯Cu-Nb復合線材，3-85 X 553Nb芯Cu-Nb復合線材，4-中心純Cu棒材，5-間隙純Cu棒材。
【具體實施方式】
[0016]在本發明中，如圖1~3所示，一種用于提高Cu-Nb復合線材綜合性能的制備方法，包括以下步驟:
(1)首先分別選取I根純Cu管套和I根純Nb棒材進行組裝，將純Cu管套套設在純Nb棒材外，所述純Nb棒材置于純Cu管套的中心處，依次對其進行真空封焊、熱擠壓工序，再進行多道次冷拉拔獲得單Nb芯Cu-Nb復合線材；
(2)將步驟(I)中獲得的單Nb芯Cu-Nb復合線材沿其長度方向均分成55等份，并繼續選取I根純Cu管套進行組裝，將純Cu管套套設在55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材外，所述55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材在純Cu管套中心處排列成柱狀體，所述柱狀體呈整體呈正六邊形的蜂窩狀，另取間隙純Cu棒材填充純Cu管套與55等份單Nb芯Cu-Nb復合線材的間隙中后，該間隙純Cu棒材為純Cu棒材，依次對其進行真空封焊、熱擠壓工序，再進行多道次冷拉拔獲得55Nb芯Cu-Nb復合線材；
(3)將步驟(2)中獲得的55Nb芯Cu-Nb復合線材重復步驟(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb復合線材；
(4)將步驟(3)中獲得的552Nb芯Cu-Nb復合線材重復步驟(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb復合線材；
(5)將步驟(4)中獲得的553Nb芯Cu-Nb復合線材沿其長度方向繼續均分成85等份，并繼續分別選取I根純Cu管套、I根純Cu棒材進行組裝，把純Cu棒材置于純Cu管套的圓心處，將85等份553 Nb芯Cu-Nb復合線材均勻排列在純Cu棒材周側形成柱狀體，所述柱狀體呈整體呈正六邊形的蜂窩狀，將純Cu管套套設在純Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb復合線材外，并另取間隙純Cu棒材填充純Cu管套與純Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb復合線材的間隙中后，該間隙純Cu棒材為純Cu棒材，依次對其進行真空封焊、熱擠壓工序，再進行多道次冷拉拔獲得85X553 Nb芯Cu-Nb復合線材；
(6)將步驟(5)中獲得的85X553Nb芯Cu-Nb復合線材重復步驟(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb復合線材。
[0017]在本發明中，所述真空封焊的焊接真空度大于5X10_3Pa，熱擠壓溫度為550~650°C，拉拔速率為15mm/s，每道次形變量控制在20%以下，拉拔過程中引入的退火工藝的退火溫度為700°C，退火時間為40~120min。
[0018]在本發明中，所選取的純Cu管套和純Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，雜質所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所選取的純Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比為99.9%，雜質所占的的重量百分比小于或等于0.05%。