CN104550311A - 一种生产超导铌管材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产超导铌管材的方法。其特点是，包括如下步骤：取圆柱状的高纯铌铸锭进行钻孔，得到空心锭，在室温下对空心锭进行挤压从而得到管坯，然后将管坯进行轧制，即得到成品铌管材。本发明采用了“室温正挤压+管材轧制”的压力加工方式实现超导加速器用纯铌管材的生产，在工艺简单和不需制作工装的前提下，可以加工RRR值≥300的高纯铌管材。本发明采用室温正挤压法挤压管坯，通过控制挤压速度来控制挤压过程中材料温升程度，可以有效避免RRR值严重损失；利用多辊轧管机可以制取尺寸精度高、椭圆度小的成品管材。

Description

一种生产超导铌管材的方法
技术领域
本发明涉及一种生产超导铌管材的方法。
背景技术
超导加速器是一台复杂的、凝结当今高新技术的深冷低温带电粒子加速设备，是研究现代核物理、高能物理的主要手段，它已成为当前先进的粒子加速器技术，其关键部件射频超导加速腔具有相当庞大的市场需求，以德国、美国和日本为主的发达国家正在努力开展射频超导加速腔的研究并推动其产业化进程。美国计划建立预期在10年内建成、造价为5亿5千万美元的FRIB(放射性离子源加速器)装置，该装置可产生只存在于***的超新星中的稀有同位素，将用于研究质子与中子之间的作用力，并可在材料科学及医学领域得到应用。高纯铌管材在频超导加速腔中作关键的部件材料。
表征超导加速器用高纯铌管材超导性能的关键参数是RRR值(即材料在4.2K温度下的剩余电阻率)，一般要求RRR值大于300，RRR值越高则管材超导性能越好。而加工中影响高纯铌管材超导性能的主要因素是从铸锭到成品加工过程中的温升程度，加工中温升越高则RRR值衰减越严重，所以，加工方法对超导加速器用纯铌管材的生产至关重要。
目前，全球超导加速器用纯铌管材的生产工艺主要有板材焊接法、反挤压法、锻造扩孔法和深拉法四类，但存在下列缺陷：1)板材焊接法对板材平直度、焊接技术和圆度保证等要求较高，且需要先将铸锭加工到板 材再进行焊接，生产周期长；2)反挤压法对挤压设备工装和润滑***的要求精度很高，且成品需要机加工，材料利用率低；3)锻造扩孔法和深拉法存在材料利用率低、生产效率慢和工装成本高的问题。而且，以上四种方法均难以实现直径50mm以下、壁厚3mm以上管材的制取。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产超导铌管材的方法，能够有效避免加工过程中铌管材RRR值的严重损失并且显著提高材料的利用率和产品的加工效率。
一种生产超导铌管材的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：取圆柱状的高纯铌铸锭进行钻孔，得到空心锭，在室温下对空心锭进行挤压从而得到管坯，然后将管坯进行轧制，即得到成品铌管材。
其中管坯在进行轧制前先使用机加设备或抛光设备消除除管坯上的挤压缺陷。
其中得到成品铌管材后检测其RRR值应当大于250。
其中挤压步骤具体是用3500吨或1650吨的挤压机对空心锭进行挤压。
本发明采用了“室温正挤压+管材轧制”的压力加工方式实现超导加速器用纯铌管材的生产，在工艺简单和不需制作工装的前提下，可以加工RRR值≥300的高纯铌管材。本发明采用室温正挤压法挤压管坯，通过控制挤压速度来控制挤压过程中材料温升程度，可以有效避免RRR值严重损失；利用多辊轧管机可以制取尺寸精度高、椭圆度小的成品管材。本发明采用简单的压力加工方法、不需要制作辅助工装、对设备液压等精度要求不高，既可以实现直径120mm以下、RRR值≥300高纯铌管材的加工，又可将材料利用率由30％左右提高到40％以上，同时本发明方法可以大幅 提高产品的加工效率。
具体实施方式
实施例1：
取250×L0mm(圆柱状)的高纯铌铸锭→(车床或线切割在铸锭中央钻直径100mm的孔)钻孔100mm→250×100×L0mm空心锭(空心管锭)→室温挤压(将直径减小的方式)→130×98×L1mm(挤压后的尺寸)挤压管坯→管坯内外表面和管坯头尾挤压缺陷去除(车床或抛光机，锯床或线切割)→126×100×L2mm管坯→管材轧制→120×95×L3mm成品管→检测RRR值。
通过这种工艺可以得到大规格(130mm＞直径＞100mm)的铌管材，并且挤压工序+轧制工序的管材的成材率(40％以上)高于其它加工方式(低于35％)，RRR值满足要求。
实施例2：
取155×L0mm高纯铌铸锭(圆柱状)→钻孔70mm(车床或线切割在铸锭中央钻直径100mm的孔)→155×70×L0mm空心锭(空心管锭)→室温挤压(将直径减小的方式)→95×69×L1mm挤压管坯(挤压后的尺寸)→管坯内外表面和管坯头尾挤压缺陷去除(车床或抛光机，锯床或线切割)→94×70×L2mm管坯→管材轧制→管材轧制(82×8＜管壁厚度＞→67×6→54×5→52×4.5→)50×4×L3mm成品管→检测RRR值。
通过这种工艺可以得到中规格(100mm＞直径＞30mm)的铌管材，并且挤压工序+轧制工序的管材的成材率(40％以上)高于其它加工方式(低于35％)，RRR值满足要求。
上述所有实施例中挤压步骤采用3500吨或1650吨的挤压机均可。

Claims (4)

1.一种生产超导铌管材的方法，其特征在于，包括如下步骤：取圆柱状的高纯铌铸锭进行钻孔，得到空心锭，在室温下对空心锭进行挤压从而得到管坯，然后将管坯进行轧制，即得到成品铌管材。
2.如权利要求1所述的一种生产超导铌管材的方法，其特征在于：其中管坯在进行轧制前先使用机加设备或抛光设备消除除管坯上的挤压缺陷。
3.如权利要求1所述的一种生产超导铌管材的方法，其特征在于：其中得到成品铌管材后检测其RRR值应当大于250。
4.如权利要求1所述的一种生产超导铌管材的方法，其特征在于：其中挤压步骤具体是用3500吨或1650吨的挤压机对空心锭进行挤压。
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