用于超导线屏蔽细径铌管的加工性研究

谢新普，张九海，张亚军，李积贤

（宁夏东方钽业股份有限公司，宁夏 石嘴山753000）

金属铌是重要的稀有高熔点金属，具有低温、塑性加工性能好、化学活性强、熔点高。热中子俘获截面小，抗液态金属腐蚀能力强，用于加快中子增值反应堆得有关部件；耐腐蚀性强，用于加工化学、电子、电光源、航空航天等工业设备及组件用管板棒材等[1]。小直径铌管用于超导线的屏蔽，超导线被安置在PTFE（聚四氟乙烯）电缆凹圆里，然后插入铌管。

1 实验

1.1 实验原材料

实验原料采用ALD 600KW电子束炉熔炼两次获得的直径φ155 mm铌锭，化学成分见表1。

表1 实验铸锭化学成分（w）%

1.2 技术指标及要求

细径无缝铌管要求的技术和性能指标，见表2。其中外径和内径公差是最重要的性能指标，见表3，也是本文研究的的重点。

1.3 实验工艺

制备φ1.6 mm×φ1.0 mm细径无缝铌管采用如下工艺：铌锭→钻孔→挤压→轧制→退火→轧制→氧化→拉拔→表面处理→退火→性能检测→检验。

1.4 工艺控制关键

1.4.1 热处理工艺的控制

要满足无缝铌管的综合性能要求，晶粒尺寸要大于90%再结晶。为此，进行了从800 ℃～1 200 ℃，1 h之间5种退火工艺的实验。经800 ℃，1 h(图1a)和900 ℃，1h(图1b)退火，无结晶为加工组织。而1 000 ℃，1 h退火再结晶尚不充分，晶粒间尺寸相差很大。在1 200 ℃，1 h，已发生重结晶，晶粒粗大而极不均匀。因此，1 050 ℃，1 h的退火是最适宜的。

图1 不同热处理条件下铌管的组织形貌

表2 力学性能指标

表3 尺寸公差要求

表4 性能检测数据

1.4.2 冷拉前轧制的壁厚控制

实验中发现，冷拉拔前轧制壁厚的控制对成品管材内径的控制非常的关键。微小的壁厚变化都会造成成品管材壁厚的不均匀。

轧制到φ4.4 mm时壁厚控制0.18mm～0.19 mm，采用350 ℃/5 min大气氧化，表面为蓝绿色氧化膜，空心拉拔通过模孔口外径减小，管壁会有略微增厚的变化，拉制到成品时内径公差符合公差要求。

2 性能测试与分析

性能检测数据见表4。

3 结论

（1）采用轧制加氧化冷拉的加工方式，有效地实现了细径无缝铌管的加工；

（2）铌管采用1050℃，1 h真空退火，获得显微晶粒尺寸小而均匀，等轴晶组织，其Rm=262 MPa，Rm0.2=213 MPa，δ=26%，综合力学性能均优于规定的指标；

（3）用新工艺制备的无缝铌管的性能超过相关标准要求，成本降低，生产效率大幅提高。