一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，先将待热处理的Nb3Sn线材绕制在标准临界电流样品骨架上，并在其两端连接导线；再将骨架连同线材装入真空炉内，并将线材两端的导线引出与外接电源连接，然后抽真空；最后根据待热处理线材的规格，分别设定三个热处理阶段的时间，同时通过外接电源给每个热处理阶段的线材加载设定大小的直流电，即得到Nb3Sn超导线材。本发明专利技术方法通过在不同热处理阶段施加不同大小的电流，加速Sn、Cu、Nb元素扩散，加快了Nb3Sn相的生成，大幅缩短了热处理周期，即缩短Nb3Sn线材生产周期，且经过实际验证临界电流值与标准热处理结果相当，提高了企业市场竞争力。了企业市场竞争力。了企业市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法


[0001]本专利技术属于低温超导Nb3Sn线材热处理
，具体涉及一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法。

技术介绍

[0002]众所周知，Nb3Sn(铌三锡)是铌(Nb)与锡(Sn)的金属间化合物，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。铌三锡超导线材加工完成后线材中的Nb、Sn元素仍相互独立存在，故线材必须经过热处理才能使Nb、Sn元素反应生成Nb3Sn相而具有低温超导性。Nb3Sn线材被广泛使用于如核融合和核磁共振(NMR：Nuclear Magnetic Resonance)等装置中。
[0003]具体的，Nb3Sn线材在完成加工后还需要经过三个阶段为期一周(210℃/48h，400℃/48h，665℃/50h)的热处理才能够使得线材中的Nb、Sn元素反应生成Nb3Sn相，从而实现其低温超导性。Nb3Sn超导线材热处理耗时久是制约产品快速交付客户的重要原因之一。此外，长时间的热处理还造成了大量能源的消耗，违背国家节能减排的目标，增加了Nb3Sn的生产成本，导致企业缺乏竞争力。
[0004]有鉴于此，本专利技术人提出一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，该方法通过给处于不同热处理阶段的Nb3Sn线材加载设定大小直流电，使直流电在Nb3Sn线材内部产生电场，该电场能够显著降低原子扩散激活能，而加速Nb3Sn线材中Nb与Sn元素的扩散，缩短反应生成Nb3Sn相的时间，即实现缩短Nb3Sn线材热处理周期且不降低其临界电流值的目的。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的：
[0007]一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，所述方法包括以下具体步骤：
[0008]步骤一、将待热处理的Nb3Sn线材绕制在标准临界电流样品骨架上，并在所述Nb3Sn线材的两端分别连接设定长度的导线；
[0009]步骤二、将步骤一中标准临界电流样品骨架连同绕制在其上的Nb3Sn线材一并装入真空炉内，并将所述Nb3Sn线材两端的导线引出真空炉后与外接电源的正负极连接，然后对真空炉抽真空，直至真空度小于1.0
×
10
‑2Pa方可开始通电和升温；
[0010]步骤三、在真空炉上根据Nb3Sn线材的线径规格设定好热处理程序，Nb3Sn线材热处理程序包括低温(210℃)、中温(400℃)、高温(665℃)三个热处理阶段，通过外接电源在每个热处理阶段给Nb3Sn线材加载设定大小的直流电，热处理完成后即得到反应后的Nb3Sn超导线材。
[0011]进一步地，所述方法用于处理线径为的Nb3Sn线材。
[0012]进一步地，所述步骤三中三个热处理阶段的时间和加载的直流电大小具体设定如下：
[0013]低温热处理阶段：将真空炉温度设定为210℃，加热时间设定为35h～40h，加载的直流电设定为10A～15A，其中：室温至210℃升温速率为30℃/h～40℃/h；
[0014]中温热处理阶段：将真空炉温度设定为400℃，加热时间设定为35h～40h，加载的直流电设定为15A～20A，其中：210℃至400℃升温速率为40℃/h～50℃/h；
[0015]高温热处理阶段：将真空炉温度设定为665℃，加热时间设定为35h～40h，加载的直流电设定为20A～25A，其中：400℃至665℃升温速率为50℃/h～60℃/h。
[0016]进一步地，当所述Nb3Sn线材线径规格大于等于且小于等于时，所述三个热处理阶段的时间和加载的直流电大小具体设定如下：
[0017]低温热处理阶段：真空炉温度设定为210℃，加热时间设定为35h，加载的直流电设定为10A；
[0018]中温热处理阶段：真空炉温度设定为400℃，加热时间设定为35h，加载的直流电设定为15A；
[0019]高温热处理阶段：真空炉温度设定为665℃，加热时间设定为35h，加载的直流电设定为20A。
[0020]进一步地，当所述Nb3Sn线材线径规格大于0.820mm且小于等于所述三个热处理阶段的时间和加载的直流电大小具体设定如下：
[0021]低温热处理阶段：真空炉温度设定为210℃，加热时间设定为38h，加载的直流电设定为12A；
[0022]中温热处理阶段：真空炉温度设定为400℃，加热时间设定为37h，加载的直流电设定为18A；
[0023]高温热处理阶段：真空炉温度设定为665℃，加热时间设定为39h，加载的直流电设定为23A。
[0024]进一步地，当所述Nb3Sn线材线径规格大于且小于等于时，所述三个热处理阶段的时间和加载的直流电大小具体设定如下：
[0025]低温热处理阶段：真空炉温度设定为210℃，加热时间设定为40h，加载的直流电设定为15A；
[0026]第二热处理阶段：真空炉温度设定为400℃，加热时间设定为40h，加载的直流电设定为20A；
[0027]第三热处理阶段：真空炉温度设定为665℃，加热时间设定为40h，加载的直流电设定为25A。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，该方法通过给处于不同热处理阶段的Nb3Sn线材加载一定大小直流电，该直流电使Nb3Sn线材自由电子定向移动，即在线材中形成电场，该电场能够有效降低金属原子的扩散激活能，使金属Nb与Sn元素
更加容易扩散，缩短反应生成Nb3Sn相的时间；同时通电流会使得金属材料升温更快，等效于在热作用的能量流基础之上叠加了另一种能量流，使金属原子的能量快速升高，金属原子更加容易摆脱晶体晶格束缚而加速扩散。因此相比与现有标准热处理工艺，显著缩短其热处理周期，且经过实际验证，缩短了至少15％以上时间，且线材的临界电流值与标准工艺相当。
附图说明
[0030]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。
[0031]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。
[0032]图1是本专利技术一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期方法的流程图；
[0033]图2是本专利技术Nb3Sn线材热处理过程中加载电流结构示意图。
[0034]其中：1为外接电源；2为导线；3为真空炉；4为标准临界电流样品骨架；5为Nb3Sn线材。
具体实施方式
[0035]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，其特征在于，所述方法包括以下具体步骤：步骤一、将待热处理的Nb3Sn线材绕制在标准临界电流样品骨架上，并在所述Nb3Sn线材的两端分别连接设定长度的导线；步骤二、将步骤一中标准临界电流样品骨架连同绕制在其上的Nb3Sn线材一并装入真空炉内，并将所述Nb3Sn线材两端的导线引出真空炉后与外接电源的正负极连接，然后对真空炉抽真空，直至真空度小于1.0
×
10
‑2Pa方可开始通电和升温；步骤三、在真空炉上根据Nb3Sn线材的线径规格设定好热处理程序，Nb3Sn线材热处理程序包括低温(210℃)、中温(400℃)、高温(665℃)三个热处理阶段，通过外接电源在每个热处理阶段给Nb3Sn线材加载设定大小的直流电，热处理完成后即得到反应后的Nb3Sn超导线材。2.根据权利要求1所述的一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，其特征在于，所述方法用于处理线径为的Nb3Sn线材。3.根据权利要求2所述的一种通过施加电流缩短Nb3Sn线材热处理周期的方法，其特征在于，所述步骤三中三个热处理阶段的时间和加载的直流电大小具体设定如下：低温热处理阶段：将真空炉温度设定为210℃，加热时间设定为35h～40h，加载的直流电设定为10A～15A，其中：室温至210℃升温速率为30℃/h～40℃/h；中温热处理阶段：将真空炉温度设定为400℃，加热时间设定为35h～40h，加载的直流电设定为15A～20A，其中：210℃至400℃升温速率为40℃/h～50℃/h；高温热处理阶段：将真空炉温度设定为665℃，加热时间设定为35h～40h，加载的直流电设定为20A～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，陈建亚，郭强，李征，史一功，武博，李少强，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：