一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法与流程

1.本发明属于超导材料加工技术领域，具体涉及一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法。


背景技术：

2.内锡法铌三锡超导线材制备过程通常是将无氧铜锭沿长度方向钻若干通孔，通孔内插入若干nb棒，两端加铜盖封焊，挤压定尺截断得到cunb复合棒，对cunb复合棒进行深孔钻，然后将sn棒插入cunb复合棒的中心钻孔中，加工成六边形、异形、扇形的cu-nb-sn亚组元按照最密排布装入包含阻隔层的无氧铜管中构成铌三锡前驱体线材最终坯料，然后对最终坯料进行拉拔或辊轧，将铌三锡超导线材加工至所需直径，最后对线材进行热处理让各cu-nb-sn亚组元中心的sn元素与亚组元内nb芯丝反应生成铌三锡超导相。
3.用上述工艺加工的内锡法铌三锡前躯体线材存在以下问题：第一，现有技术加工亚组元所用的cunb复合棒尺寸相同或相近，亚组元被加工成六边形、异形和扇形，然后按照紧密排列形成近似圆形，但是受形状所限，扇形亚组元的截面积明显小于六边形亚组元和异形亚组元（如图1），单个扇形亚组元的截面积仅为六边形亚组元或异形亚组元的70%左右，扇形亚组元内的nb芯丝的加工量明显大于另外两种形状的亚组元，由此扇形亚组元相较另外两种形状的亚组元更容易导致最终坯料加工成细线过程中的断线；第二，阻隔层一般为钽板，通常采用卷制工艺制成搭接的圆管，由于钽材硬度高且回弹性较大，加工过程中需施加较大的压力，卷管时尤其在搭接区域造成钽管表面划伤严重，且卷管搭接一旦发生交错则会导致钽板报废，钽材价格昂贵由此造成的损失极大；第三，为确保卷管时钽板边缘避免出现褶皱，卷制的钽管会有意使其产生一定的弯曲，由此会造成卷制的管材直线度较差，将亚组元装入钽管以及钽管装入无氧铜管时均出现阻力较大的问题，尤其不利于最终坯料长料的组装从而限制了成品率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法。
5.本发明的一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，包括如下步骤：步骤一： 将多芯的cunb复合棒中心进行深孔钻得到cunb复合管，将清洁后的sn棒插入cunb复合管中，拉伸成型得到cu-nb-sn亚组元，所述亚组元呈六方形、异形或扇形且各亚组元之间截面积差异小于10%；步骤二：将厚度均匀的长方形钽板沿其长度方向通过折弯的加工成六边形钽管，所述钽板沿长度方向搭接形成重合区域；步骤三：将步骤一得到的cu-nb-sn亚组元矫直后紧密排列构成六边形，所述扇形亚组元位于该六边形的拐角处，再将组装后的亚组元整体插入步骤二制得的六边形钽管内，然后将所述亚组元与六边形钽管整体装入外圆内六方的无氧铜管中得到铌三锡最终坯
料，最后进行多次拉伸，制得成品铌三锡前躯体线材。
6.进一步的，所述步骤二中钽板折弯后搭接的区域位于六边形的侧边，搭接区域的宽度为5~12mm。
7.进一步的，所述步骤二中钽板折弯的倒角半径大小为3~15mm。
8.进一步的，所述钽板的厚度0.3~1mm。
9.进一步的，采用sn-ti合金棒代替所述sn棒，所述sn-ti合金棒中的ti含量为1~3 wt.%。
10.本发明还提供一种外圆内六方铌三锡前躯体线材，应用所述的一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法制得。
11.与现有技术中铌三锡前躯体线材的制造方法相比，有以下优点：第一，按照本发明设计的扇形亚组元与六边形亚组元、异形亚组元面积接近，三种形状的亚组元内的nb芯丝的加工量接近，降低了断线次数，更容易加工得到长线，提高了成品率；第二，采用折弯方式将钽板制作成六边的钽管，工艺更简单，折弯设备相较卷管设备投入更低，降低了制造成本，同时折弯工艺避免了卷管时造成的划伤，提高了钽管的表面质量；第三，折弯成型的钽管的成品率高且直线度较好，有利于最终坯料的长料组装从而提高成品率。
附图说明
12.图1为现有技术中内锡法铌三锡前驱体线材的最终坯料示意图；图2为本发明外圆内六方铌三锡前驱体线材的最终坯料示意图；其中，1.无氧铜管，2.钽管，3. 六方形亚组元，4.异形亚组元，5.扇形亚组元。
实施方式
13.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
14.一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，具体包括如下步骤：步骤一： 将多芯的cunb复合棒中心进行深孔钻得到cunb复合管，将清洁后的sn棒插入cunb复合管中，拉伸成型得到六方形亚组元3、异形亚组元4、扇形亚组元5，各亚组元之间截面积差异小于10%；步骤二：将厚度1mm的长方形钽板沿其长度方向通过折弯加工成六边形钽管2，所述钽板沿长度方向搭接形成重合区域，搭接区域的宽度为8mm，钽板折弯的倒角半径大小为3mm；步骤三：将步骤一得到的cu-nb-sn亚组元矫直后紧密排列构成六边形，所述扇形亚组元5位于该六边形的拐角处，再将组装后的亚组元整体插入步骤二制得的六边形钽管2内，然后将所述亚组元与六边形钽管2整体装入外圆内六方的无氧铜管1中得到铌三锡最终坯料，最后进行多次拉伸，制得成品铌三锡前躯体线材。
实施例
15.一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，具体包括如下步骤：步骤一： 将多芯的cunb复合棒中心进行深孔钻得到cunb复合管，将清洁后的sn棒插入cunb复合管中，拉伸成型得到六方形亚组元3、异形亚组元4、扇形亚组元5，各亚组元之间截面积差异小于10%；步骤二：将厚度0.3mm的长方形钽板沿其长度方向通过折弯加工成六边形钽管2，所述钽板沿长度方向搭接形成重合区域，搭接区域的宽度为12mm，钽板折弯的倒角半径大小为8mm；步骤三：将步骤一得到的cu-nb-sn亚组元矫直后紧密排列构成六边形，所述扇形亚组元5位于该六边形的拐角处，再将组装后的亚组元整体插入步骤二制得的六边形钽管2内，然后将所述亚组元与六边形钽管2整体装入外圆内六方的无氧铜管1中得到铌三锡最终坯料，最后进行多次拉伸，制得成品铌三锡前躯体线材。
实施例
16.一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，具体包括如下步骤：步骤一： 将多芯的cunb复合棒中心进行深孔钻得到cunb复合管，将清洁后的sn棒插入cunb复合管中，拉伸成型得到六方形亚组元3、异形亚组元4、扇形亚组元5，各亚组元之间截面积差异小于10%；步骤二：将厚度0.8mm的长方形钽板沿其长度方向通过折弯加工成六边形钽管2，所述钽板沿长度方向搭接形成重合区域，搭接区域的宽度为5mm，钽板折弯的倒角半径大小为15mm；步骤三：将步骤一得到的cu-nb-sn亚组元矫直后紧密排列构成六边形，所述扇形亚组元5位于该六边形的拐角处，再将组装后的亚组元整体插入步骤二制得的六边形钽管2内，然后将所述亚组元与六边形钽管2整体装入外圆内六方的无氧铜管1中得到铌三锡最终坯料，最后进行多次拉伸，制得成品铌三锡前躯体线材。
17.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一： 将多芯的cunb复合棒中心进行深孔钻得到cunb复合管，将清洁后的sn棒插入cunb复合管中，拉伸成型得到cu-nb-sn亚组元，所述亚组元呈六方形、异形或扇形且各亚组元之间截面积差异小于10%；步骤二：将厚度均匀的长方形钽板沿其长度方向通过折弯加工成六边形钽管，所述钽板沿长度方向搭接形成重合区域；步骤三：将步骤一得到的cu-nb-sn亚组元矫直后紧密排列构成六边形，所述扇形亚组元位于该六边形的拐角处，再将组装后的亚组元整体插入步骤二制得的六边形钽管内，然后将所述亚组元与六边形钽管整体装入外圆内六方的无氧铜管中得到铌三锡最终坯料，最后进行多次拉伸，制得成品铌三锡前躯体线材。2.根据权利要求1所述的外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，所述步骤二中钽板折弯后搭接的区域位于六边形的侧边，搭接区域的宽度为5~12mm。3.根据权利要求1所述的外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，所述步骤二中钽板折弯的倒角半径大小为3~15mm。4.根据权利要求1所述的外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，所述钽板的厚度0.3~1mm。5.根据权利要求1所述的外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，采用sn-ti合金棒代替所述sn棒，所述sn-ti合金棒中的ti含量为1~3 wt.%。6.一种外圆内六方铌三锡前躯体线材，其特征在于，其应用权利要求1-5所述的制造方法制得。

技术总结
本发明属于超导材料加工技术领域，具体涉及外圆内六方铌三锡前躯体线材的制造方法，通过设计将六方形亚组元、异形亚组元、扇形亚组元之间截面积差异控制在10%以内，亚组元紧密排列构成六边形，钽板通过折弯加工成六边形且沿长度方向搭接形成重合区域，无氧铜管采用外圆内六方结构，将亚组元、钽管、无氧铜管由内至外装配成最终坯料，由此制得的铌三锡前驱体线材不易断线、成品率高、降低制造成本。降低制造成本。降低制造成本。


技术研发人员：王禺帆
受保护的技术使用者：合肥夸夫超导科技有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/7