一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于超導材料加工技術領域，具體涉及一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法。
【背景技術】
[0002]超導材料通常是將數根NbTi/Cu單芯棒材集束后填入無氧銅管中，隨后加蓋焊接，并通過擠壓及拉伸后得到超導線材成品。傳統的NbTi/Cu單芯材料生產工藝是將NbTi棒與銅管之間插入Nb片組裝在一起，隨后加蓋焊接，并通過擠壓及拉伸后得到NbTi/Cu單芯棒材。Nb片的主要作用是阻隔NbTi合金中的Ti元素與Cu元素反應，生成不均勻的瘤狀物。銅超比是NbTi/Cu單芯棒材的主要技術指標，它是指銅與非銅部分的體積含量比，完成擠壓后會在拉伸前將銅超比不合的區域切除。擠壓開始到結束的全過程中，擠壓力由大到小變化大，擠壓力的變化使得模具的變形量大，擠壓產品的頭、尾尺寸變化較大，NbTi/Cu棒材頭尾部分銅超比不均勻的區域較大，且由于擠壓過程中金屬的流動，擠壓后得到的NbTi棒表面的Nb片也由于滑動不能完全包裹住NbTi棒的表面，也降低了 NbTi/Cu單芯棒材的成品率。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法，解決了現有加工方法存在的Nb片不能完全包裹住NbTi棒的表面的問題。
[0004]本發明所采用的技術方案是:一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法，具體包括以下步驟:
[0005]步驟1:根據NbTi合金棒材尺寸選取Nb板，使用卷板機將Nb板卷成圓筒，圓筒的連接處處于搭接狀態，搭接寬度為10?30mm，要求卷制好的Nb筒直徑比NbTi合金棒材直徑大I?5mm，Nb筒的長度比NbTi合金棒材長度長5?15mm ；
[0006]步驟2:將NbTi合金棒材沿長度方向豎直放置在銅管的底蓋上，NbTi合金棒材的端面和底蓋的端面對齊，將經步驟I卷制好的Nb筒均勻包裹在NbTi合金棒材表面，調整Nb筒尺寸，使兩者達到緊密接觸的狀態；
[0007]步驟3:將無氧銅管沿包裹了 Nb筒的NbTi合金棒材上端緩慢下落套在Nb筒外面，直至完全包裹住NbTi合金棒材，并與底蓋緊密配合，要求Nb筒高出銅管；將高出銅管部分的Nb筒壓平，覆蓋在NbTi合金棒材的端部，得到組裝好的NbTi/Cu單芯錠坯，將其水平放置；
[0008]步驟4:將步驟3得到的組裝好的NbTi/Cu單芯錠坯進行真空除氣后加裝前后銅蓋進行真空焊接，然后放入熱等靜壓設備中保壓熱處理，隨爐冷卻至50°C出爐，得到致密均勻的NbTi/Cu單芯錠坯；
[0009]步驟5:將步驟4得到的致密均勻的NbTi/Cu單芯錠坯在加熱爐中加熱500_700°C后用擠壓機進行擠壓，擠壓完成后得到NbTi/Cu單芯棒材，再經過多道次拉伸后將棒材頭尾銅比不合的區域切除，制得合格的NbTi/Cu單芯棒。
[0010]本發明的特點還在于，
[0011 ] 步驟4中，熱處理的溫度為500-700 °C，保壓壓強為100_150MPa，保壓時間為60_180mino
[0012]本發明的有益效果是:本發明一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法，通過使用長度超過鈮鈦棒的Nb片，完全包裹住鈮鈦棒的頭部，防止了 Nb片的滑動；通過采用了熱等靜壓工藝，使鈮鈦棒、Nb層與銅管的結合更加緊密，使擠壓前預熱過程坯錠溫度更加均勻，從而保證了擠壓工序過程中坯錠內部棒材均勻變形，從而制備出高均勻的NbTi/Cu單芯棒材，另外擠壓過程中，坯錠內部合金棒材均勻變形，擠壓力也有減小，減少了金屬的流動，從而增加了銅超比穩定區域的長度，采用本發明的加工方法生產的NbTi/Cu單芯棒材成品率比原有的加工方法提高2%?5%。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明組裝好的NbTi/Cu單芯錠坯的結構示意圖；
[0014]圖2是本發明一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法與傳統加工方法擠壓力變化比較圖。
[0015]圖中，1.NbTi合金棒材，2.Nb筒，3.銅管。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0017]本發明一種提高超導用NbTi/Cu單芯棒擠壓成品率的加工方法，具體包括以下步驟:
[0018]步驟1:根據NbTi合金棒材尺寸選取Nb板，使用卷板機將Nb板卷成圓筒，圓筒的連接處處于搭接狀態，搭接寬度為10?30mm，要求卷制好的Nb筒直徑比NbTi合金棒材直徑大I?5mm，Nb筒的長度比NbTi合金棒材長度長5?15mm ；
[0019]步驟2:將NbTi合金棒材沿長度方向豎直放置在銅管的底蓋上，NbTi合金棒材的端面和底蓋的端面對齊，將經步驟I卷制好的Nb筒均勻包裹在NbTi合金棒材表面，調整Nb筒尺寸，使兩者達到緊密接觸的狀態；
[0020]步驟3:將銅管沿包裹了 Nb筒的NbTi合金棒材上端緩慢下落套在Nb筒外面，直至完全包裹住NbTi合金棒材，并與底蓋緊密配合，要求Nb筒高出銅管；將高出銅管部分的Nb筒壓平，覆蓋在NbTi合金棒材的端部，得到組裝好的NbTi/Cu單芯錠坯，將其水平放置；
[0021]步驟4:將步驟3得到的NbTi/Cu單芯錠坯進行真空除氣后加裝前后銅蓋進行真空焊接，然后放入熱等靜壓設備中保壓熱處理，熱處理的溫度為500-700°C，保壓壓強為100-150MPa，保壓時間為60_180min，隨爐冷卻至50°C出爐，得到致密均勻的NbTi/Cu單芯錠還;
[0022]步驟5:將步驟4得到的致密均勻的NbTi/Cu單芯錠坯在加熱爐中加熱500_700°C后用擠壓機進行擠壓，擠壓完成后得到NbTi/Cu單芯棒材，再經過多道次拉伸后將棒材頭尾銅比不合的區域切除，制得合格的NbTi/Cu單芯棒。
[0023]本發明步驟4中，熱處理溫度控制在500-700°C，是為了保證材料的組織狀態不發生變化，使熱處理溫度低于α+β的相變溫度；同時保證銅包套內的各組元達到冶金結合的效果。
[0024]如圖1所示，經本發明制得的NbTi/Cu單芯棒，Nb片能夠完全包裹住NbTi棒的表面，從而提尚了 NbTi/Cu單芯棒材的成品率。
[0025]如圖2所示，采用本發明方法制得的單芯錠在擠壓時的擠壓力小于原有方法的單芯錠，并且擠壓曲線更加平緩，說明擠壓力更均勻，有利于單芯棒成品率的提高。
[0026]實施例1
[0027]選取尺寸為?100*450mm的NbTi合金棒，使用卷板機將Nb板卷成圓筒，圓筒的連接處處于搭接狀態，搭接寬度為10mm，要求卷制好的Nb筒直徑比NbTi合金棒材直徑大Imm, Nb筒