本發(fā)明涉及鈮基合金的制造方法。特別是作為超導電材料的Nb-Ti，Nb-Ti-Zr，Nb-Ti-Ta等合金的制造方法。
這類合金往往是先將原料制成電極，然后用電弧爐或等離子爐熔煉而成。電極的制備方法有板材層疊法，粉末原料壓制法，屑狀原料壓制法等。
昭55-6089文獻中提出先分別將原材料鈮和鈦加工成板，然后交互層疊，經(jīng)焊接定位后成電極。由于要先將鈮、鈦分別加工成板材，因此工藝繁雜，金屬利用率低，成材過程中易受污染。在熔煉過程中，易出現(xiàn)鈮不熔塊。
昭56-139639中提出的鈮合金的制造方法是將一定比例的鈮屑與海綿Ti分批加入等離子爐的容器中，用等離子弧加熱連續(xù)熔化合金制成電極，再經(jīng)電弧爐熔煉而成。這樣制成的合金偏析小，但屑狀原料易受氧、鐵、硅等雜質(zhì)污染，又不易清洗，熔煉時氣體量大，等離子弧不穩(wěn)定，金屬飛濺多。
昭57-134531則提出用鈮粉和鈦粉或鈮粉和海綿鈦先軋制成板狀;或者將合金屑先氫化、破碎成粉，再除氫后軋制成板狀。然后用等離子弧加熱制得電極，用電弧爐熔煉制成合金錠。這種工藝具有昭56-139639類似的問題。
文獻（Treatiseonmaterialscienceandtechnologyvol.14，1977.）中報導了一種粉末法制鈮基合金的工藝。將鈮錠先軋成板、鈮板氫化、破碎成粉末、除氫后的鈮粉與鈦粉混合壓成電極、至少經(jīng)兩次電弧爐熔煉成合金錠。該工藝除了將高純鈮錠軋成板材損耗大，工藝繁雜外，經(jīng)除氫的鈮粉需密封保管，長時間不用則鈮粉易吸氣污染。而且壓制的電極密度低、強度低、導電性差、氣體含量大、熔煉中金屬飛濺多、電弧不穩(wěn)定、電極易脫落、成份的均勻性不滿足某些特殊需要的要求。
本發(fā)明的目的是要提出一條適用于鈮基合金的制造方法，以提高金屬鈮的利用率和合金成份的均勻度。
本發(fā)明的另一目的是提出一種工藝簡單的合金的制造方法。
本發(fā)明的又一目的是使制成的合金基本上能消除高熔點金屬的不熔塊。
本發(fā)明的再一個目的是減少在熔煉過程中的金屬飛濺和放氣量，使熔煉前的準備和熔煉過程更易于進行和控制。
本發(fā)明提出的鈮合金的制造方法主要包括將氫化鈮粉與鈦、鉭、鋯、鉿中的一種或幾種粉末混合、壓制成電極、經(jīng)燒結后熔煉成合金。熔煉可在真空電弧爐中進行，也可在等離子爐中進行。
為減少高熔點金屬的不熔塊，高熔點金屬的粉末粒度最好小于熔點較低金屬粉末的粒度。低熔點金屬粉末的粒度最好小于20目，粒度太大會影響最終合金的均勻度。
為了簡化工序，減少鈮的損耗，氫化鈮粉可用鈮錠直接氫化、破碎制得。采用鈮錠直接氫化，還可減少鈮金屬的污染。
鈦、鉭、鋯、鉿的粉末可以是氫化粉也可以用電解粉。
鈮錠氫化前應先用氫氟酸和硝酸的混合水溶液清洗表面，置于爐中抽真空后以1-2公斤/厘米2壓力充氫升溫到500-700度（攝氏），然后冷卻到室溫。反復數(shù)次后鈮錠的含氫量應達到1%以上。提高氫氣壓力，則氫化效果更好，但需增強爐體的耐壓力。壓力過低，則氫化周期太長。經(jīng)過氫化處理的鈮錠可方便地破碎成各種粒度的粉末。
根據(jù)予定的鈮合金的組成和比例，可將鈮粉與鈦、鉭、鋯、鉿中的一種或幾種粉末均勻混合，壓制成所需尺寸的電極?？梢阅撼尚停部梢缘褥o壓成型。壓力為1700-4000公斤/厘米2。
如有需要，也可用鈮屑采用相同的工藝氫化后制得氫化鈮粉。
壓制好的電極需要燒結。燒結工序分為低溫除氫和高溫燒結兩個階段，在真空爐中進行。燒結的初期是除氫階段，隨著溫度的升高，氫化物分解成新生態(tài)的金屬，金屬表面新鮮、活性大。除氫后進行高溫燒結，在高溫燒結時，這些活性較大的金屬間易于互相擴散生成較低熔點的各種固熔體，這就有利于消除熔煉后鑄錠中高熔點金屬不熔塊和提高均勻性。
除氫時予真空度為10-4乇級。隨爐逐漸升溫，200℃后逐漸放出氫氣，在500-750℃下保溫，待真空達到10-4乇級后，除氫階段結束。繼續(xù)升溫到900-1600℃保溫1-6小時，進行高溫燒結。經(jīng)燒結的電極致密度高，含氣量小，金屬間已部分形成固熔。
燒結后的電極經(jīng)1-2次電弧爐或等離子爐熔煉制得合金。
用本發(fā)明的工藝制備鈮基合金，工藝簡單，金屬利用率高。尤其是用鈮錠直接氫化制粉，可減少氧、鐵、硅等雜質(zhì)的污染。氫化前，鈮錠只需經(jīng)適當酸洗，工藝特別簡單。從鈮錠到制成電極，鈮的利用率可達80%以上。用氫化粉直接配料壓制，有利于粉末的保存，減少吸氣。
用本發(fā)明的制造工藝生產(chǎn)的鈮基合金成份均勻，基本上能消除高熔點金屬的不熔塊。經(jīng)電弧爐一次熔煉的30公斤的Nb-50Ti合金，鈦的波動范圍為1-1.5重量%;經(jīng)兩次電弧爐熔煉的合金錠，鈦的波動范圍＜1重量%。合金的微區(qū)成份分析表明，鈦的波動范圍在2.5-4.6重量%，該合金完全滿足生產(chǎn)復合超導線的要求，特別適合生產(chǎn)芯徑小于10微米的復合超導線及要求磁場均勻度較高的磁體用的復合超導線。
本發(fā)明工藝制成的電極在裝爐對中時非常方便;電極在熔煉過程中放氣量小，容易保持熔煉真空度，電弧穩(wěn)定，金屬飛濺少。
附圖是燒結后的鈮-鈦合金電極的X射線相分析衍射圖。
用下列實施例進一步描述本發(fā)明的實施和效果。
例：二次電子轟擊鈮錠用混合酸水溶液（HF∶HNO3∶H2O＝1∶1∶2）浸泡約15分鐘，用水，再用去離子水沖洗，用酒精脫水后吹干，放入不銹鋼坩堝后裝入爐內(nèi)。爐子予真空5×10-5毫米汞柱，用純氫氣洗滌置換3次后，充氫（1-2公斤/厘米2）升溫到500-700℃，然后冷卻到室溫。反復3次充氫處理后，氫化鈮的含氫量達1%以上。此時，致密的鈮錠便自行破裂成片狀。然后，粉碎到-40目。
用制成的氫化鈮粉與粒度＜20目的市場銷售的電介鈦粉，按含Nb49重量%的比例均勻混合，壓制成直徑40-45×180毫米的電極，壓力為2噸/厘米2。
壓制后的電極需進行燒結，以便除氫和增加粉末電極的強度，并使鈮-鈦部分固溶。燒結時予真空＞6×10-4乇，然后升溫先除氫，除氫約從300℃開始，到650-700℃時保溫直到真空度恢復到6×10-4乇。繼續(xù)升溫到1400℃，保溫2小時進行高溫燒結。X射線相分析結果證明鈮-鈦間已形成固溶（見附圖）。
燒結后的電極經(jīng)兩次電弧爐熔煉，得到20公斤級的合金錠。分析指出鈦的波動范圍為±0.5重量%。微區(qū)分析表明鈦的波動范圍在2.5-4.6重量%之間。
從鈮錠到合金錠，鈮的利用率達80%以上。
合金錠的橫斷面和縱斷面上未發(fā)現(xiàn)鈮不熔塊，合金含氧量＜1000ppm。
用制得的合金錠制成163芯直徑0.5毫米的Cu-NbTi復合超導線，其短樣性能Jc為1.70-1.95×105安培/厘米2（H＝6T）。
1、一種鈮合金的制造方法，它包括氫化鈮粉和鈦粉的混粉工序、壓制電極和熔煉工序，其特征在于：
所說的混粉工序還可以是將氫化鈮粉和鈦、鉭、鋯、鉿中的一種或幾種混合；壓制后的電極需經(jīng)燒結，燒結后熔煉；所說的燒結由低溫除氫和高溫燒結兩個階段組成。
2、按權利要求1所說的鈮合金的制造方法，其特征是所說的電極是由氫化鈮粉與氫化鈦粉或電解鈦粉混合而成。
3、按權利要求1，2所說的鈮合金的制造方法，其特征是所說的氫化鈮粉是由鈮錠氫化、破碎而成。
4、按權利要求2所說的鈮合金的制造方法，其特征是所說的低溫除氫的溫度為200-750℃，高溫燒結的溫度為900-1600℃。
5、按權利要求3所說的鈮合金的制造方法，其特征是所說的低溫除氫的溫度為200-750℃，高溫燒結的溫度為900-1600℃。