一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法技术

本发明专利技术涉及一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，包括如下步骤：S1、将Nb3Sn线材绕制在超导线材临界电流样品骨架上，并将其置于真空热处理炉内；S2、将真空热处理炉置于无液氦磁体中心，并开启无液氦磁体的制冷系统，直至磁体线圈环境温度降低至4.20K～4.26K；S3、对Nb3Sn线材进行热处理，同时调节无液氦磁体的磁场强度，给正在热处理的Nb3Sn线材提供背景磁场。该方法较明显的缩短了Nb3Sn线材热处理时间，细化了Nb3Sn晶粒，提升线材临界电流值。界电流值。界电流值。

【技术实现步骤摘要】
一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法


[0001]本专利技术属于Nb3Sn线材热处理
，涉及一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法。

技术介绍

[0002]Nb3Sn超导线材因其具有较高的上临界磁场而成为制造大型粒子加速器等大型科学装置的重要材料。Nb3Sn超导线材加工完成后，Nb、Sn、Cu组元相互独立存在于线材中，还需要经一周的热处理才能够使得线材中生成Nb3Sn相，使线材才具有超导性。为保障Nb3Sn超导线材中的Nb、Sn元素充分反应生成Nb3Sn相，线材热处理过程中的保温温度和保温时间须严格控制在很小的波动范围内，热处理时间越长，控制难度越大，面临风险也越大。此外由于长时间的热处理，一方面会造成能源大量消耗，另一方面会出现Nb3Sn晶粒长大而导致线材临界电流值下降的问题。故缩短Nb3Sn超导线材的热处理时间、细化Nb3Sn晶粒，提高Nb3Sn线材临界电流值，是制造大型粒子加速器等科学装置需要解决的重要问题之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，此法通过在Nb3Sn线材低温、中温、高温热处理阶段施加一定强度的背景磁场，实现无接触为处于热处理过程的Nb3Sn线材提供额外的能量，提高线材中金属元素扩散激活能，增强Nb、Sn元素同步反应程度，从而实现缩短Nb3Sn线材热处理时间，细化Nb3Sn晶粒，提升线材临界电流值的目的。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006]S1、将Nb3Sn线材绕制在超导线材临界电流样品骨架上，并将其置于真空热处理炉内；
[0007]S2、将真空热处理炉置于无液氦磁体中心，并开启无液氦磁体的制冷系统，直至磁体线圈环境温度降低至4.20K～4.26K；
[0008]S3、对Nb3Sn线材进行热处理，同时调节无液氦磁体的磁场强度，给正在热处理的Nb3Sn线材提供背景磁场。
[0009]进一步地，所述步骤S1中Nb3Sn线材的直径为φ0.820mm～φ1.300mm。
[0010]进一步地，所述步骤S3中热处理具体包括：低温热处理阶段、中温热处理阶段及高温热处理阶段。
[0011]进一步地，所述低温热处理阶段的温度为205～215℃，处理时间为30h～35h；中温热处理阶段的温度为397～403℃，处理时间为30h～35h；高温热处理阶段的温度为663～668℃，处理时间为30h～35h。
[0012]进一步地，所述低温热处理阶段的背景磁场强度为10T～10.5T；中温热处理阶段的背景磁场强度为10.5T～11T；高温热处理阶段磁场强度为11T～12T。
[0013]进一步地，所述步骤还包括：测试步骤S3中进行热处理的Nb3Sn线材的临界电流值，并将该测试结果与未施加强磁场且按照标准制度进行热处理的样品的临界电流值相比较。
[0014]进一步地，未施加强磁场的三个热处理阶段包括低温热处理阶段、中温热处理阶段及高温热处理阶段，所述低温热处理阶段的温度为205～215℃，处理时间为48h～49h；中温热处理阶段的温度为397～403℃，处理时间为48h～49h；高温热处理阶段的温度为663～668℃，处理时间为49h～51h。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，该法通过在Nb3Sn线材低温、中温、高温热处理阶段分别施加一定强度的背景磁场，使线材内部金属原子能够无接触地从磁场中获取额外的能量，增强Nb、Sn、Cu原子的扩散激活能，加速线材中元素扩散，较明显的缩短了Nb3Sn线材热处理时间，同时提升线材中Nb、Sn元素同步反应程度，实现细化Nb3Sn晶粒，提升线材临界电流值的目的。
[0017]本专利技术中，通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0018]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术Nb3Sn线材在无液氦磁体中热处理过程中示意图；
[0021]其中：1、无液氦磁体；2、真空热处理炉；3、超导线材临界电流样品骨架；4、Nb3Sn线材。
具体实施方式
[0022]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置的例子。
[0023]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0024]一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，包括如下步骤：
[0025]S1、将Nb3Sn线材4绕制在超导线材临界电流样品骨架3上，并将其置于真空热处理炉2内；Nb3Sn线材4的直径为φ0.820mm～φ1.300mm。
[0026]S2、将真空热处理炉2置于无液氦磁体1中心，并开启无液氦磁体1的制冷系统，直至磁体线圈环境温度降低至4.20K～4.26K；
[0027]S3、对Nb3Sn线材4进行热处理，同时调节无液氦磁体1的磁场强度，给正在热处理
的Nb3Sn线材4提供背景磁场；热处理具体包括：低温热处理阶段、中温热处理阶段及高温热处理阶段。低温热处理阶段的温度为205～215℃，处理时间为30h～35h，背景磁场强度为10T～10.5T；中温热处理阶段的温度为397～403℃，处理时间为30h～35h，背景磁场强度为10.5T～11T；高温热处理阶段的温度为663～668℃，处理时间为30h～35h，背景磁场强度为11T～12T。
[0028]S4、测试步骤S3中进行热处理的Nb3Sn线材1的临界电流值，并将该测试结果与未施加强磁场且按照标准制度进行热处理的样品的临界电流值相比较。其中，未施加强磁场的三个热处理阶段包括低温热处理阶段、中温热处理阶段及高温热处理阶段，所述低温热处理阶段的温度为205～215℃，处理时间为48h～49h；低温热处理阶段的温度为397～403℃，处理时间为48h～49h；低温热处理阶段的温度为663～668℃，处理时间为49h～51h。
[0029]下面结合具体的工艺处理过程进行说明：
[0030]实施例1：
[0031]步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将Nb3Sn线材(4)绕制在超导线材临界电流样品骨架(3)上，并将其置于真空热处理炉(2)内；S2、将真空热处理炉(2)置于无液氦磁体(1)中心，并开启无液氦磁体(1)的制冷系统，直至磁体线圈环境温度降低至4.20K～4.26K；S3、对Nb3Sn线材(4)进行热处理，同时调节无液氦磁体(1)的磁场强度，给正在热处理的Nb3Sn线材(4)提供背景磁场。2.根据权利要求1所述的一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，其特征在于，所述步骤S1中Nb3Sn线材(4)的直径为φ0.820mm～φ1.300mm。3.根据权利要求1所述的一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，其特征在于，所述步骤S3中热处理具体包括：低温热处理阶段、中温热处理阶段及高温热处理阶段。4.根据权利要求3所述的一种加速Nb3Sn线材元素扩散、细化晶粒的方法，其特征在于，所述低温热处理阶段的温度为205～215℃，处理时间为30h～35h；中温热处理阶段的温度为397～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，陈建亚，郭强，韩光宇，史一功，闫果，杜予晅，冯勇，
申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：