低损耗NbTi线材制备技术研究

国内重离子加速器(HIAF)磁体服役在高速脉冲电流下,要求超导磁体用超导线具有较低的损耗,并具有高的临界电流,针对磁体的设计要求,本文研制了两种新型结构的NbTi/Cu0.5Mn超导线,通过两次组装、冷拉拔获得了线径Φ0.8 mm、12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝小于5μm的高临界电流、低损耗超导线,系统研究了两种新型结构超导线的截面形貌、芯丝形貌、磁滞损耗及不同时效热处理次数超导线的临界电流密度(Jc)和n值,最后获得了线材芯丝直径和磁滞损耗的变化关系.研究结果表明,两种线材经过二次组装、挤压和冷拉拔后,单个亚组元成型良好,芯丝变形粗细均匀,尺寸大约4 μm.随着时效热处理次数由3次增加到5次,线材芯丝表面有颗粒状的CuTi化合物生成,且5T、4.2K下临界电流密度由2295 A/mm2增加到2958 A/mm2,不同时效热处理次数的线材n值大小介于30～60之间,表明芯丝整体变形均匀.线径0.8 mm、12960芯和10800芯线材在4.2K、±3T下的磁滞损耗分别为35.5 mJ/cm3、42.8 mJ/cm3,随着线材芯丝直径由4.6 μ.m减小至2.8μm,磁滞损耗由42.8 mJ/cm3降低至17.3 mJ/cm3.最后,通过优化工艺后获得了Jc(ST、4.2K)为2958 A/mm2,Qh(4.2 K,±3T)为37.5 mJ/cm3的千米级NbTi/Cu0.5Mn超导长线,并可实现批量化生产.