鈮鈦超導磁體是一種高科技的儀器裝備,其在核磁共振成像、質譜儀、粒子加速器、超導磁選機等設備上均有著廣闊的應用。為了滿足超導磁體對特殊磁場空間形位和高磁場均勻度的要求,超導磁體中的超導線圈往往需要由多個規格的超導線繞組按照設計要求排布在特定的空間位置。這些不同規格的繞組一般需要進行首尾連接制作超導線接頭。同時,超導磁體一般都采用閉環方式運行,一方面可以消除磁體引線的漏熱、節約液氦、降低運行費用,另一方面可以保證磁場穩定度。同樣,閉環運行超導磁體也需要將超導開關與超導線圈進行連接,制作超導線接頭。超導接頭是超導磁體中的一個重要組成,對于超導磁體的穩定運行具有重要影響作用。超導磁體對于超導線接頭性能的要求包括兩點:一是接頭必須具備較高的機械強度,以應對磁體在制造和運行時產生的應力;二是接頭必須具有較低的電阻,一般要求接頭電阻小于10-11Ω 時,才能保證系統正常運行。
目前NbTi 超導線接頭的制備工藝方法主要有:冷壓焊法、爆炸焊法、超聲波焊法、釬焊法、錫焊法等,其中冷壓焊技術制備超導接頭技術穩定,可以在常溫大氣條件下完成,適合工程實際條件而備受歡迎。冷壓焊法制備鈮鈦超導線接頭的方法有:
1.中國專利CN102738603A《鈮鈦超導線接頭的制作方法》(申請號:201110083640.X,公開日:2012-10-17)中,先用鈮鈦超導線制作超導絲,再將幾根超導絲扭絞編織在一起,將超導絲扭絞的端頭插入到冷壓管內,并從另一端伸出,對冷壓管的直管段施加壓力,將超導絲與冷壓管結合在一起,將結合后的冷壓管放入銅套管內,充入焊料,加溫,常溫冷卻固接,得成品。
2.中國專利CN103367937A《一種NbTi超導體多芯線接頭的制備方法》(申請號:201310280613.0,公開日:2013-10-23)中,將超導體多芯線的NbTi 超導絲簇相互混合扭絞后,穿入超導復合管,NbTi 超導絲簇端部超出超導復合管,將超導填充材料填入超導復合管中,填滿超導復合管與NbTi超導絲簇之間的間隙,對超導復合管進行側向擠壓,使超導復合管受力變形后形成超導復合層,調節擠壓力大小使超導復合層的橫截面積沿根部至端部逐漸減小,將焊錫鍍在超導復合層外壁表面上,形成錫焊層,在錫焊層外部包覆絕緣材料,形成絕緣層,制得成品。
以上方法提出用NbTi超導材料作為冷壓焊接材料,均具有低電阻的特性。但現有制備方法生產出的鈮鈦超導接頭并不是通過標準鈮鈦復合管材加工而成,生產出來的接頭存在尺寸誤差較大,鈮鈦合金含量不易控制的缺點,導致生產出的超導接頭穩定性不夠高,同時增加了制備同規格鈮鈦超導接頭的難度,不利于鈮鈦超導接頭批量化生產。