一种NbTi棒的激光重熔处理方法与流程

本申请涉及超导线材加工，特别涉及一种nbti棒的激光重熔处理方法。

背景技术：

1、nbti合金是目前超导领域中应用最为广泛的一种超导材料，特别是以nbti/cu复合线材的形式加工成磁体，应用于磁共振成像等领域。nbti合金的来源主要是通过nb锭(熔点2410℃)和高纯度海绵ti(熔点1687℃)进行真空自耗电弧炉熔炼和高温均匀化处理得到。为提高其超导性能及组织的均匀性，往往还需要对nbti锭材进行锻造加工，使合金内部为等轴晶。但锻造出的nbti棒材的表面会存在周期性变化的“木纹”，这主要与nb的偏析有关。通过提高原材料的纯度来提高超导性能会导致成本的增加，而热处理工艺的调控提升的超导性能的空间有限，并且加工周期较长。因此需对nbti棒的处理方法进行研究，以提高其性能。

2、现有技术中，中国专利cn117680590a公开了一种用于超导线材的nbti材料及制备方法，方法包括：对nbti锭进行熔炼、锻造和成形，制得nbti材料；所述熔炼nbti锭后，所述锻造进行前，进行至少1次时效热处理；所述锻造进行时，进行1～3次时效热处理；所述锻造结束后，进行1～3次时效热处理。

3、然而，上述现有技术并未对锻造出的nbti棒材的表面会存在周期性变化的“木纹”的问题进行研究或解决，后续加工成nbti/cu复合线材的临界电流密度较低；同时，上述现有技术采用热处理工艺提高超导性能，加工周期较长；此外，若通过提高原材料的纯度来提高超导性能，则成本较高。

技术实现思路

1、本申请提供了一种nbti棒的激光重熔处理方法，用以解决现有的超导线材加工技术中，锻造加工的nbti棒材后续加工成nbti/cu复合线材的临界电流密度较低，热处理工艺提高超导性能的加工周期较长，提高原材料的纯度来提高超导性能的成本较高的问题。

2、一方面，本申请提供了一种nbti棒的激光重熔处理方法，包括以下步骤：

3、步骤一，在nbti棒上取样，在nbti样品片上进行激光重熔预实验，得到不同的激光重熔工艺参数对应的实验结果，根据所述实验结果选取最佳激光重熔工艺参数。

4、步骤二，采用所述最佳激光重熔工艺参数对整个nbti棒的表面进行激光重熔。

5、步骤三，对激光重熔后的nbti棒进行酸洗。

6、在一种可能的实现方式中，步骤一中，在nbti棒上取样的位置为nbti棒的锭材中部。

7、在一种可能的实现方式中，步骤一中，所述激光重熔工艺参数包括：激光功率和扫描速度。

8、所述激光功率的范围为2000-8000w，所述扫描速度的范围为200-1000mm/s。

9、在一种可能的实现方式中，步骤二中，在对整个nbti棒的表面进行激光重熔之前，先向激光重熔的加工仓中通入ar气，再进行抽真空，当加工仓的真空度达到5×10-4mpa后，采用所述最佳激光重熔工艺参数对整个nbti棒的表面进行激光重熔。

10、在一种可能的实现方式中，步骤二中，对整个nbti棒的表面进行激光重熔采用之字形扫描路径，搭接率为50%。

11、在一种可能的实现方式中，步骤三中，所述酸洗采用体积百分比为60%的硝酸，酸洗时长为30-60min。

12、在一种可能的实现方式中，步骤三之后还包括：

13、步骤四，对酸洗后的nbti棒进行超声波检测和红外探伤检测，若检测到nbti棒的表面或内部存在缺陷，则回到步骤二进行循环，否则处理结束。

14、本申请中的一种nbti棒的激光重熔处理方法，具有以下优点：

15、通过对整个nbti棒的表面进行激光重熔，在nbti棒的微观组织中引入了大量的纳米级晶粒及析出相，能够在后续加工nbti/cu复合线材时形成更多的钉扎中心，提高临界电流密度，同时具有成本低、周期短的优势。

16、通过在nbti样品片上进行激光重熔预实验，能够得到与nbti棒匹配的最佳激光重熔工艺参数，提高了激光重熔的可靠性。

17、通过对激光重熔后的nbti棒进行酸洗，降低了激光重熔过程中nbti棒表面可能存在的氧化现象对超导性能的不利影响，去除了nbti棒的表面缺陷。

18、提出的在对整个nbti棒的表面进行激光重熔之前，先向激光重熔的加工仓中通入ar气，再进行抽真空，避免在激光重熔过程中引入h、o等元素，提高了激光重熔质量。

19、提出的对整个nbti棒的表面进行激光重熔采用之字形扫描路径，提高了激光重熔均匀性。

20、通过控制酸洗时长，避免了将重熔层洗掉。

21、通过对酸洗后的nbti棒进行超声波检测和红外探伤检测，确保nbti棒具有较高的表面质量和内部质量，最后获得表面质量好，超导性能的优异的nbti棒。

技术特征：

1.一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，步骤一中，在nbti棒上取样的位置为nbti棒的锭材中部。

3.根据权利要求1所述的一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，步骤一中，所述激光重熔工艺参数包括：激光功率和扫描速度；

4.根据权利要求1所述的一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，步骤二中，在对整个nbti棒的表面进行激光重熔之前，先向激光重熔的加工仓中通入ar气，再进行抽真空，当加工仓的真空度达到5×10-4mpa后，采用所述最佳激光重熔工艺参数对整个nbti棒的表面进行激光重熔。

5.根据权利要求1所述的一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，步骤二中，对整个nbti棒的表面进行激光重熔采用之字形扫描路径，搭接率为50%。

6.根据权利要求1所述的一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，步骤三中，所述酸洗采用体积百分比为60%的硝酸，酸洗时长为30-60min。

7.根据权利要求1所述的一种nbti棒的激光重熔处理方法，其特征在于，步骤三之后还包括：

技术总结
本发明公开了一种NbTi棒的激光重熔处理方法，涉及超导线材加工技术领域，包括以下步骤：在NbTi棒上取样，在NbTi样品片上进行激光重熔预实验，得到不同的激光重熔工艺参数对应的实验结果，根据实验结果选取最佳激光重熔工艺参数；采用最佳激光重熔工艺参数对整个NbTi棒的表面进行激光重熔；对激光重熔后的NbTi棒进行酸洗。本申请通过对整个NbTi棒的表面进行激光重熔，在NbTi棒的微观组织中引入了大量的纳米级晶粒及析出相，能够在后续加工NbTi/Cu复合线材时形成更多的钉扎中心，提高临界电流密度，同时具有成本低、周期短的优势。

技术研发人员：亓铭胤,郭强,王瑞龙,柳祥,贾文兵,杨逸文,胡锦龙,房元昆
受保护的技术使用者：西安聚能超导线材科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27