一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法
一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法。
【背景技术】
[0002]集束拉拔制备获得的Cu-Nb复合线材因能够兼顾高强度和优良的导电性，在强磁场建设、医学及铁路运输等领域具有广阔的应用前景。但是，Cu-Nb复合线材的强度和导电性存在互相矛盾的关系，提高材料强度的同时往往伴随着导电性的下降，这种矛盾关系已成为Cu-Nb复合线材应用受限的一个重要因素。
[0003]Cu-Nb微观复合线材的高强度、优良的导电性与大变形拉拔后形成的纳米纤维复合组织和基体的多尺度结构特性紧密相关。目前，世界各地的研宄者在实验研宄和实际生产中投入了大量的人力和物力，力求对复合线材导电性和强度进行优化，以满足实际生产需求。如何进一步优化Cu-Nb复合线材强度和导电性的匹配，能够在获得优良导电性的同时，又不显著降低线材强度，这已成为该类复合线材亟需解决的一个关键性问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，不仅制备工艺简单，而且实现对Cu-Nb复合材料性能的合理优化。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，包括以下步骤:
(1)首先分别选取I根纯Cu管套和I根纯Nb棒材进行组装，将纯Cu管套套设在纯Nb棒材外，所述纯Nb棒材置于纯Cu管套的中心处，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得单Nb芯Cu-Nb复合线材；
(2)将步骤(I)中获得的单Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向均分成55等份，并继续选取I根纯Cu管套进行组装，将纯Cu管套套设在55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材外，所述55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材在纯Cu管套中心处排列成柱状体，另取纯Cu棒材填充纯Cu管套与55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得55Nb芯Cu-Nb复合线材；
(3)将步骤(2)中获得的55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb复合线材；
(4)将步骤(3)中获得的552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb复合线材；
(5)将步骤(4)中获得的553Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向继续均分成85等份，并继续分别选取I根纯Cu管套、I根纯Cu棒材进行组装，把纯Cu棒材置于纯Cu管套的圆心处，将85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材均匀排列在纯Cu棒材周侧形成柱状体，将纯Cu管套套设在纯Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材外，并另取纯Cu棒材填充纯Cu管套与纯Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材；
(6)将步骤(5)中获得的85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb复合线材。
[0006]进一步的，所述真空封焊的焊接真空度大于5X 10_3Pa，热挤压温度为550~650°C，拉拔速率为15mm/s，每道次形变量控制在20%以下，拉拔过程中引入的退火工艺的退火温度为700 °C，退火时间为40~120min。
[0007]进一步的，所选取的纯Cu管套和纯Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所选取的纯Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比为99.9%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05%。
[0008]进一步的，在步骤(I)中，在对纯Cu管套和纯Nb棒材进行组装前，先对纯Cu管套和纯Nb棒材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(2)中，在对纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套和单Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(5)中，在对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面。
[0009]进一步的，在步骤(I)中，所述纯Cu管套和纯Nb棒材的长度相等；在步骤(2)中，所述纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等；在步骤(5)中，所述纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等。
[0010]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本方法制备的Cu-Nb复合线材，充分发挥纯Cu高导电性和多尺度结构对性能的影响，同时削弱加工硬化引起导电性的下降，使得Cu-Nb复合线材具有较高导电性和强度的良好结合。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例的85X553Nb芯Cu-Nb复合线材横截面构造示意图。
[0013]图2为本发明实施例的852X553Nb芯Cu-Nb复合线材横截面构造示意图。
[0014]图3为本发明实施例的构造示意图。
[0015]图中:1-纯Cu管套，2-553Nb芯Cu-Nb复合线材，3-85 X 553Nb芯Cu-Nb复合线材，4-中心纯Cu棒材，5-间隙纯Cu棒材。
【具体实施方式】
[0016]在本发明中，如图1~3所示，一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，包括以下步骤:
(1)首先分别选取I根纯Cu管套和I根纯Nb棒材进行组装，将纯Cu管套套设在纯Nb棒材外，所述纯Nb棒材置于纯Cu管套的中心处，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得单Nb芯Cu-Nb复合线材；
(2)将步骤(I)中获得的单Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向均分成55等份，并继续选取I根纯Cu管套进行组装，将纯Cu管套套设在55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材外，所述55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材在纯Cu管套中心处排列成柱状体，所述柱状体呈整体呈正六边形的蜂窝状，另取间隙纯Cu棒材填充纯Cu管套与55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，该间隙纯Cu棒材为纯Cu棒材，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得55Nb芯Cu-Nb复合线材；
(3)将步骤(2)中获得的55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb复合线材；
(4)将步骤(3)中获得的552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb复合线材；
(5)将步骤(4)中获得的553Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向继续均分成85等份，并继续分别选取I根纯Cu管套、I根纯Cu棒材进行组装，把纯Cu棒材置于纯Cu管套的圆心处，将85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材均匀排列在纯Cu棒材周侧形成柱状体，所述柱状体呈整体呈正六边形的蜂窝状，将纯Cu管套套设在纯Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材外，并另取间隙纯Cu棒材填充纯Cu管套与纯Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，该间隙纯Cu棒材为纯Cu棒材，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材；
(6)将步骤(5)中获得的85X553Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb复合线材。
[0017]在本发明中，所述真空封焊的焊接真空度大于5X10_3Pa，热挤压温度为550~650°C，拉拔速率为15mm/s，每道次形变量控制在20%以下，拉拔过程中引入的退火工艺的退火温度为700°C，退火时间为40~120min。
[0018]在本发明中，所选取的纯Cu管套和纯Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所选取的纯Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比为99.9%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05%。
[0019]在本发明中，在步骤(I)中，在对纯Cu管套和纯Nb棒材进行组装前，先对纯Cu管套和纯Nb棒材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(2)中，在对纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套和单Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(5)中，在对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份55nNb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面，也就是说，在每次组装前，都需要进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁材料表面。
[0020]在本发明中，在步骤(I)中，所述纯Cu管套和纯Nb棒材的长度相等；在步骤(2)中，所述纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等；在步骤(5)中，所述纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等，也就是说，在每次组装前，被组装组件长度均相等。
[0021]在本发明中，I根纯Nb棒材放入I根纯Cu管套中心，进行电子束真空封焊，焊接室真空度在5X10_3Pa以上；接着沿着DD方向进行热挤压，在附图中，方向DD表示拉拔或者挤压方向，方向DD具有方向的唯一性，方向DD *表示拉拔或者挤压方向DD的反方向，方向TD表示材料的横向或者环向；热挤压温度在550~650°C内；最后沿着DD方向多道次冷拉拔，每道次拉拔变形量在20%左右，速度为15mm/s，最后进行一次拉拔时采用截面为正六边形模具，获得单Nb芯Cu-Nb复合线材横截面为正六边形，边长为3.20mm ;按照上述工艺再循环进行3次，可获得含有55 3根Nb芯的Cu-Nb复合线材，也就是55 3Nb芯Cu-Nb复合线材；取上述85根上述55 3Nb芯Cu-Nb复合线材、I根纯Cu管套和I根纯Cu棒材，然后进行包套组装，使纯Cu棒材处于中心部位，进行电子束真空封焊，焊接室真空度在5X10_3Pa以上；接着沿着DD方向进行热挤压，热挤压温度在550~650°C内；最后沿着DD方向多道次冷拉拔，每道次拉拔变形量在20%左右，速度为15mm/s，最后进行一次拉拔时采用截面为正六边形模具，获得85 X 553Nb芯Cu-Nb复合线材的横截面为正六边形；循环上述工艺过程I次，最终获得852X553Nb芯的Cu-Nb复合线材。
[0022]当纯Cu棒材直径为12.0 mm时，此时852 X 553Nb芯的Cu-Nb复合线材内部Nb含量为28.4%，852X553Nb芯中单根Nb芯宽度达到78 nm，抗拉强度达860 Mpa，导电率73% IACS ；当纯Cu棒材直径为18.0 mm时，852X553Nb芯的Cu-Nb复合线材内部Nb含量为24.2%，852X553Nb芯中单根Nb芯宽度达到62 nm，抗拉强度达920 Mpa，导电率80% IACS。
[0023]从上述的技术方案和性能可以看出，本发明提供的制备方法，通过在后续组装中添加额外中心纯Cu棒材并增加复合材料组装数量，使得在后续加工过程中，保证Nb相含量和尺寸与已有研宄报道相当水平的情况下，材料导电性未随加工硬化下降，甚至得到提高，同时保证了材料较高的强度，从而缓解了强度和导电性间的矛盾关系，实现了对Cu-Nb复合材料性能的合理优化。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种用于提高CU-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)首先分别选取I根纯Cu管套和I根纯Nb棒材进行组装，将纯Cu管套套设在纯Nb棒材外，所述纯Nb棒材置于纯Cu管套的中心处，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得单Nb芯Cu-Nb复合线材； (2)将步骤(I)中获得的单Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向均分成55等份，并继续选取I根纯Cu管套进行组装，将纯Cu管套套设在55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材外，所述55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材在纯Cu管套中心处排列成柱状体，另取纯Cu棒材填充在纯Cu管套与55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得55Nb芯Cu-Nb复合线材； (3)将步骤(2)中获得的55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb复合线材； (4)将步骤(3)中获得的552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb复合线材； (5)将步骤(4)中获得的553Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向继续均分成85等份，并继续分别选取I根纯Cu管套、I根纯Cu棒材进行组装，把纯Cu棒材置于纯Cu管套的圆心处，将85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材均匀排列在纯Cu棒材周侧形成柱状体，将纯Cu管套套设在纯Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材外，并另取纯Cu棒材填充在纯Cu管套与纯Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材； (6)将步骤(5)中获得的85X553Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb复合线材。2.根据权利要求1所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:所述真空封焊的焊接真空度大于5X 10_3Pa，热挤压温度为550~650°C，拉拔速率为15mm/s，每道次形变量控制在20%以下，拉拔过程中引入的退火工艺的退火温度为700°C，退火时间为40~120min。3.根据权利要求2所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:所选取的纯Cu管套和纯Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所选取的纯Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比为99.9%，杂质所占的的重量百分比小于或等于 0.05%。4.根据权利要求3所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中，在对纯Cu管套和纯Nb棒材进行组装前，先对纯Cu管套和纯Nb棒材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(2)中，在对纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套和单Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(5)中，在对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面。5.根据权利要求4所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中，所述纯Cu管套和纯Nb棒材的长度相等；在步骤(2)中，所述纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等；在步骤(5)中，所述纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等。
【专利摘要】本发明涉及一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，包括以下步骤：（1）1根纯Cu管套和1根纯Nb棒材经组装等步骤后获得单Nb芯Cu-Nb复合线材；（2）单Nb芯Cu-Nb复合线材分成55等份后与1根纯Cu管套经组装等步骤后获得55Nb芯Cu-Nb复合线材；（3）55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤（2）得到552Nb芯Cu-Nb复合线材；（4）552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤（3）得到553Nb芯Cu-Nb复合线材；（5）553 Nb芯Cu-Nb复合线材分成85等份后与1根纯Cu管套、1根纯Cu棒材经组装等步骤后获得85×553 Nb芯Cu-Nb复合线材；（6）85×553 Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤（5）得到852×553 Nb芯Cu-Nb复合线材。本方法制备的Cu-Nb复合线材，充分发挥纯Cu高导电性和多尺度结构对性能的影响，同时削弱加工硬化引起导电性的下降，使得Cu-Nb复合线材具有较高导电性和强度的良好结合。
【IPC分类】B21C37/04
【公开号】CN104889193
【申请号】CN201510207120
【发明人】邓丽萍, 汪炳叔
【申请人】福州大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法。
【背景技术】
[0002]集束拉拔制备获得的Cu-Nb复合线材因能够兼顾高强度和优良的导电性，在强磁场建设、医学及铁路运输等领域具有广阔的应用前景。但是，Cu-Nb复合线材的强度和导电性存在互相矛盾的关系，提高材料强度的同时往往伴随着导电性的下降，这种矛盾关系已成为Cu-Nb复合线材应用受限的一个重要因素。
[0003]Cu-Nb微观复合线材的高强度、优良的导电性与大变形拉拔后形成的纳米纤维复合组织和基体的多尺度结构特性紧密相关。目前，世界各地的研宄者在实验研宄和实际生产中投入了大量的人力和物力，力求对复合线材导电性和强度进行优化，以满足实际生产需求。如何进一步优化Cu-Nb复合线材强度和导电性的匹配，能够在获得优良导电性的同时，又不显著降低线材强度，这已成为该类复合线材亟需解决的一个关键性问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，不仅制备工艺简单，而且实现对Cu-Nb复合材料性能的合理优化。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，包括以下步骤:
(1)首先分别选取I根纯Cu管套和I根纯Nb棒材进行组装，将纯Cu管套套设在纯Nb棒材外，所述纯Nb棒材置于纯Cu管套的中心处，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得单Nb芯Cu-Nb复合线材；
(2)将步骤(I)中获得的单Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向均分成55等份，并继续选取I根纯Cu管套进行组装，将纯Cu管套套设在55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材外，所述55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材在纯Cu管套中心处排列成柱状体，另取纯Cu棒材填充纯Cu管套与55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得55Nb芯Cu-Nb复合线材；
(3)将步骤(2)中获得的55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb复合线材；
(4)将步骤(3)中获得的552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb复合线材；
(5)将步骤(4)中获得的553Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向继续均分成85等份，并继续分别选取I根纯Cu管套、I根纯Cu棒材进行组装，把纯Cu棒材置于纯Cu管套的圆心处，将85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材均匀排列在纯Cu棒材周侧形成柱状体，将纯Cu管套套设在纯Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材外，并另取纯Cu棒材填充纯Cu管套与纯Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材；
(6)将步骤(5)中获得的85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb复合线材。
[0006]进一步的，所述真空封焊的焊接真空度大于5X 10_3Pa，热挤压温度为550~650°C，拉拔速率为15mm/s，每道次形变量控制在20%以下，拉拔过程中引入的退火工艺的退火温度为700 °C，退火时间为40~120min。
[0007]进一步的，所选取的纯Cu管套和纯Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所选取的纯Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比为99.9%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05%。
[0008]进一步的，在步骤(I)中，在对纯Cu管套和纯Nb棒材进行组装前，先对纯Cu管套和纯Nb棒材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(2)中，在对纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套和单Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(5)中，在对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面。
[0009]进一步的，在步骤(I)中，所述纯Cu管套和纯Nb棒材的长度相等；在步骤(2)中，所述纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等；在步骤(5)中，所述纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等。
[0010]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:本方法制备的Cu-Nb复合线材，充分发挥纯Cu高导电性和多尺度结构对性能的影响，同时削弱加工硬化引起导电性的下降，使得Cu-Nb复合线材具有较高导电性和强度的良好结合。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例的85X553Nb芯Cu-Nb复合线材横截面构造示意图。
[0013]图2为本发明实施例的852X553Nb芯Cu-Nb复合线材横截面构造示意图。
[0014]图3为本发明实施例的构造示意图。
[0015]图中:1-纯Cu管套，2-553Nb芯Cu-Nb复合线材，3-85 X 553Nb芯Cu-Nb复合线材，4-中心纯Cu棒材，5-间隙纯Cu棒材。
【具体实施方式】
[0016]在本发明中，如图1~3所示，一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，包括以下步骤:
(1)首先分别选取I根纯Cu管套和I根纯Nb棒材进行组装，将纯Cu管套套设在纯Nb棒材外，所述纯Nb棒材置于纯Cu管套的中心处，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得单Nb芯Cu-Nb复合线材；
(2)将步骤(I)中获得的单Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向均分成55等份，并继续选取I根纯Cu管套进行组装，将纯Cu管套套设在55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材外，所述55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材在纯Cu管套中心处排列成柱状体，所述柱状体呈整体呈正六边形的蜂窝状，另取间隙纯Cu棒材填充纯Cu管套与55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，该间隙纯Cu棒材为纯Cu棒材，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得55Nb芯Cu-Nb复合线材；
(3)将步骤(2)中获得的55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb复合线材；
(4)将步骤(3)中获得的552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb复合线材；
(5)将步骤(4)中获得的553Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向继续均分成85等份，并继续分别选取I根纯Cu管套、I根纯Cu棒材进行组装，把纯Cu棒材置于纯Cu管套的圆心处，将85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材均匀排列在纯Cu棒材周侧形成柱状体，所述柱状体呈整体呈正六边形的蜂窝状，将纯Cu管套套设在纯Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材外，并另取间隙纯Cu棒材填充纯Cu管套与纯Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，该间隙纯Cu棒材为纯Cu棒材，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材；
(6)将步骤(5)中获得的85X553Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb复合线材。
[0017]在本发明中，所述真空封焊的焊接真空度大于5X10_3Pa，热挤压温度为550~650°C，拉拔速率为15mm/s，每道次形变量控制在20%以下，拉拔过程中引入的退火工艺的退火温度为700°C，退火时间为40~120min。
[0018]在本发明中，所选取的纯Cu管套和纯Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所选取的纯Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比为99.9%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05%。
[0019]在本发明中，在步骤(I)中，在对纯Cu管套和纯Nb棒材进行组装前，先对纯Cu管套和纯Nb棒材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(2)中，在对纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套和单Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(5)中，在对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份55nNb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面，也就是说，在每次组装前，都需要进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁材料表面。
[0020]在本发明中，在步骤(I)中，所述纯Cu管套和纯Nb棒材的长度相等；在步骤(2)中，所述纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等；在步骤(5)中，所述纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等，也就是说，在每次组装前，被组装组件长度均相等。
[0021]在本发明中，I根纯Nb棒材放入I根纯Cu管套中心，进行电子束真空封焊，焊接室真空度在5X10_3Pa以上；接着沿着DD方向进行热挤压，在附图中，方向DD表示拉拔或者挤压方向，方向DD具有方向的唯一性，方向DD *表示拉拔或者挤压方向DD的反方向，方向TD表示材料的横向或者环向；热挤压温度在550~650°C内；最后沿着DD方向多道次冷拉拔，每道次拉拔变形量在20%左右，速度为15mm/s，最后进行一次拉拔时采用截面为正六边形模具，获得单Nb芯Cu-Nb复合线材横截面为正六边形，边长为3.20mm ;按照上述工艺再循环进行3次，可获得含有55 3根Nb芯的Cu-Nb复合线材，也就是55 3Nb芯Cu-Nb复合线材；取上述85根上述55 3Nb芯Cu-Nb复合线材、I根纯Cu管套和I根纯Cu棒材，然后进行包套组装，使纯Cu棒材处于中心部位，进行电子束真空封焊，焊接室真空度在5X10_3Pa以上；接着沿着DD方向进行热挤压，热挤压温度在550~650°C内；最后沿着DD方向多道次冷拉拔，每道次拉拔变形量在20%左右，速度为15mm/s，最后进行一次拉拔时采用截面为正六边形模具，获得85 X 553Nb芯Cu-Nb复合线材的横截面为正六边形；循环上述工艺过程I次，最终获得852X553Nb芯的Cu-Nb复合线材。
[0022]当纯Cu棒材直径为12.0 mm时，此时852 X 553Nb芯的Cu-Nb复合线材内部Nb含量为28.4%，852X553Nb芯中单根Nb芯宽度达到78 nm，抗拉强度达860 Mpa，导电率73% IACS ；当纯Cu棒材直径为18.0 mm时，852X553Nb芯的Cu-Nb复合线材内部Nb含量为24.2%，852X553Nb芯中单根Nb芯宽度达到62 nm，抗拉强度达920 Mpa，导电率80% IACS。
[0023]从上述的技术方案和性能可以看出，本发明提供的制备方法，通过在后续组装中添加额外中心纯Cu棒材并增加复合材料组装数量，使得在后续加工过程中，保证Nb相含量和尺寸与已有研宄报道相当水平的情况下，材料导电性未随加工硬化下降，甚至得到提高，同时保证了材料较高的强度，从而缓解了强度和导电性间的矛盾关系，实现了对Cu-Nb复合材料性能的合理优化。
[0024]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种用于提高CU-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)首先分别选取I根纯Cu管套和I根纯Nb棒材进行组装，将纯Cu管套套设在纯Nb棒材外，所述纯Nb棒材置于纯Cu管套的中心处，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得单Nb芯Cu-Nb复合线材； (2)将步骤(I)中获得的单Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向均分成55等份，并继续选取I根纯Cu管套进行组装，将纯Cu管套套设在55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材外，所述55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材在纯Cu管套中心处排列成柱状体，另取纯Cu棒材填充在纯Cu管套与55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得55Nb芯Cu-Nb复合线材； (3)将步骤(2)中获得的55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(2)中的工序得到552Nb芯Cu-Nb复合线材； (4)将步骤(3)中获得的552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(3)中的工序得到553Nb芯Cu-Nb复合线材； (5)将步骤(4)中获得的553Nb芯Cu-Nb复合线材沿其长度方向继续均分成85等份，并继续分别选取I根纯Cu管套、I根纯Cu棒材进行组装，把纯Cu棒材置于纯Cu管套的圆心处，将85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材均匀排列在纯Cu棒材周侧形成柱状体，将纯Cu管套套设在纯Cu棒材、85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材外，并另取纯Cu棒材填充在纯Cu管套与纯Cu棒材、553 Nb芯Cu-Nb复合线材的间隙中后，依次对其进行真空封焊、热挤压工序，再进行多道次冷拉拔获得85X553 Nb芯Cu-Nb复合线材； (6)将步骤(5)中获得的85X553Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤(5)中的工序得到852X553 Nb芯Cu-Nb复合线材。2.根据权利要求1所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:所述真空封焊的焊接真空度大于5X 10_3Pa，热挤压温度为550~650°C，拉拔速率为15mm/s，每道次形变量控制在20%以下，拉拔过程中引入的退火工艺的退火温度为700°C，退火时间为40~120min。3.根据权利要求2所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:所选取的纯Cu管套和纯Cu棒材中的Cu元素所占的重量百分比大于99.9%，O元素所占的的重量百分比小于或等于0.003%，杂质所占的的重量百分比小于或等于0.05% ;所选取的纯Nb棒材中的Nb元素所占的重量百分比为99.9%，杂质所占的的重量百分比小于或等于 0.05%。4.根据权利要求3所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中，在对纯Cu管套和纯Nb棒材进行组装前，先对纯Cu管套和纯Nb棒材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(2)中，在对纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套和单Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面；在步骤(5)中，在对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行组装前，先对纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材进行打磨、酸洗、矫直步骤，清洁其表面。5.根据权利要求4所述的一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，其特征在于:在步骤(I)中，所述纯Cu管套和纯Nb棒材的长度相等；在步骤(2)中，所述纯Cu管套和55等份单Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等；在步骤(5)中，所述纯Cu管套、纯Cu棒材以及85等份553 Nb芯Cu-Nb复合线材的长度相等。
【专利摘要】本发明涉及一种用于提高Cu-Nb复合线材综合性能的制备方法，包括以下步骤：（1）1根纯Cu管套和1根纯Nb棒材经组装等步骤后获得单Nb芯Cu-Nb复合线材；（2）单Nb芯Cu-Nb复合线材分成55等份后与1根纯Cu管套经组装等步骤后获得55Nb芯Cu-Nb复合线材；（3）55Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤（2）得到552Nb芯Cu-Nb复合线材；（4）552Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤（3）得到553Nb芯Cu-Nb复合线材；（5）553 Nb芯Cu-Nb复合线材分成85等份后与1根纯Cu管套、1根纯Cu棒材经组装等步骤后获得85×553 Nb芯Cu-Nb复合线材；（6）85×553 Nb芯Cu-Nb复合线材重复步骤（5）得到852×553 Nb芯Cu-Nb复合线材。本方法制备的Cu-Nb复合线材，充分发挥纯Cu高导电性和多尺度结构对性能的影响，同时削弱加工硬化引起导电性的下降，使得Cu-Nb复合线材具有较高导电性和强度的良好结合。
【IPC分类】B21C37/04
【公开号】CN104889193
【申请号】CN201510207120
【发明人】邓丽萍, 汪炳叔
【申请人】福州大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月28日
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