超伝導用NbTiTa合金鋳造インゴットの製造方法は、ニオブ粉末とタンタル粉末を4対1の重量比で混合し、混合後に静水圧プレスし、真空焼結してNbTa焼結棒を得、この棒を真空電子ビームで2回溶解してNb25Ta鋳造インゴットを得ることを含む。インゴットを300℃に加熱し、2時間以上保温してNb25Ta棒を鍛造する。NbTiTa合金の原料は、棒の実測組成に基づいて決定される。合金の原料には、Nb25Ta棒、チタンスポンジ、TiTa粉末、またはTiNb粉末が含まれる。チタンスポンジにTiTa粉末またはTiNb粉末を塗布し、プレスしてチタン電極ブロックを形成する。複数のチタン電極ブロックとバーを組み立てて溶接し、棒状の消耗電極を形成し、この消耗電極を真空消耗アークで3回溶解してNbTiTa合金インゴットを得た。
NbTiTa合金では、タンタル元素の融点は3017℃、密度は16.60g/cm3と高く、ニオブ元素の融点は2469℃、密度は8.57g/cm3と高く、活性金属チタンの融点はわずか1668℃、密度はわずか4.50g/cm3で、3つの元素の融点と密度は非常に異なります。真空消耗アーク溶解では、フリットなしでTaとNbを製造するのは非常に簡単ですが、インゴットの製造技術は非常に困難です。高融点元素を含むチタン合金を製造する場合、通常の方法は、まず粉末冶金または溶解によって中間合金を製造し、次に高融点元素を含むチタン合金を製造します。しかし、不純物元素の制御が難しく、材料の純度が低く、完成品の純度が高くなります。一方、Ta元素の融点はTi元素の融点よりもはるかに高いため、中間合金中のタンタルがフリット化しないリスクが高くなります。一方、合金中のTaおよびNb含有量が高いため、中間合金のチップの割合が大きすぎると、製錬工程で脱落しやすくなり、冶金リスクが高くなります。
本発明は、粉末冶金法と真空電子ビーム溶解法を組み合わせることで、NbおよびTaの予備合金化と純化を実現し、より低融点で不純物元素含有量の少ないNb25Ta鋳造インゴットを得ます。2. 真空電子ビーム炉は高真空で高出力であるため、Nb25Ta棒の組成を正確に制御することが困難です。 Nb25Ta棒の測定組成に応じて、少量のTiTa混合粉末またはTiNb混合粉末を添加することで、組成の精密制御を保証するだけでなく、不純物元素の含有量を低く抑えることができます。混合粉末はチタンスポンジの中央に分散されるため、粉末漏れによるNbおよびTaの不融化を防止します。3. NbTa棒、混合粉末、チタンスポンジの相対位置を合理的に配置し、成形チタン電極ブロックを加圧し、短絡加熱により一次溶解時のNbTa棒の温度を上昇させ、一次溶解プロセスを合理的に設計することで、TaおよびNbの不融化の問題を解決し、合金の純粋な精製、組成の精度、予備合金化を実現します。
