산업적으로 니오븀-티타늄 합금 포일(NbTi 합금 포일/스트립)은 일반적으로 Nb-Ti 이원 합금(일반적으로 Nb-46.5wt%Ti 또는 Nb-47wt%Ti, 즉 중량비 약 50/50, 때때로 NbTi50으로 표기됨)을 기본 재료로 사용하여 정밀 압연으로 얻은 두께 0.1mm 이하(초박형 포일은 0.02~0.05mm까지 가능)의 스트립 또는 포일을 의미합니다.
NbTi 포일은 내화 금속 합금의 정밀 가공 제품입니다. 일반적인 공정 흐름은 다음과 같습니다. 1. 합금 제련(주괴 제조): 고순도 니오븀 막대/블록을 고순도 티타늄과 정해진 비율(일반적으로 Ti 46~48wt%)로 진공 아크 재용융(VAR) 또는 전자빔 용융(EBM)을 사용하여 혼합합니다. 일반적으로 균일한 조성을 확보하고 O/N/C 불순물을 줄이기 위해 2~3회 재용융이 필요합니다(저온 취성을 방지하기 위해 O < 100ppm이 요구됨). 2. 열간 가공: 주괴는 약 900~1100℃에서 진공 또는 불활성 분위기 보호 하에 열간 단조/열간 압출된 후, 수 밀리미터 두께의 열간 압연판/스트립으로 열간 압연되어 주조 구조가 파괴되고 결정립이 미세화됩니다. 3. 열간 압연/냉간 압연된 포일 시트는 산화층을 제거하기 위해 산세척된 후, 여러 차례의 냉간 압연 공정을 거칩니다. 각 공정의 가공률은 5%~15%이며, 누적 변형률이 50%~70%에 도달하면 가공 경화를 제거하기 위해 중간 열처리(진공 열처리, 700~900℃, 수십 분에서 수 시간 동안 유지)가 필요합니다. 반복적인 압연 및 열처리 과정을 통해 최종적으로 포일은 목표 두께(일반적으로 0.03mm, 0.05mm, 0.1mm)와 100~300mm의 폭으로 가공됩니다. 완제품 열처리 및 표면 처리: 최종 재결정 어닐링: 진공 또는 고순도 아르곤 보호 하에 800~950℃에서 균일한 재결정 구조를 얻어 저온 소성 및 초전도 특성을 확보합니다. 그런 다음 표면의 산화층을 제거하기 위해 산세척(HF+HNO₃ 시스템) 또는 전해 연마를 실시하여 밝거나 무광택 표면(Ra < 0.5μm)을 얻습니다. 산화를 방지하기 위해 절단 및 진공 포장을 수행합니다. 품질 관리 핵심 사항: 화학 조성 편차는 ±0.5wt% 이내로 관리됩니다. 산소, 질소 및 탄소 불순물(저온 인성 및 임계 전류 밀도에 영향을 미침)을 엄격하게 관리합니다. 두께 공차는 일반적으로 ±5%~±10%이며, 초음파 또는 X선 두께 측정으로 모니터링합니다.
초전도 자석 부품 – 주요 응용 분야: MRI 자석; NbTi 초전도선(복합 구리에 NbTi 막대를 뽑아 만든 것)으로 감은 솔레노이드 자석은 1.5T/3.0T의 강력한 자기장을 생성합니다. NbTi 포일 자체는 실험 샘플, 전이 연결 시트 또는 입자 가속기/싱크로트론 방사선 장치의 저온 전류 리드 보조층으로 사용될 수 있습니다. 대형 강입자 가속기(LHC)와 상하이 싱크로트론 방사선 시설(SHRF)은 NbTi 다중 코어 초전도 코일을 사용하며, NbTi 포일은 자석의 층간 절연 패드, 저온 평형판 또는 실험실 등급 초전도 테이프 프로토타입에 사용됩니다. 이 장치의 원주 방향/폴로이드 방향 자기장 자석에는 NbTi 초전도선이 사용됩니다. NbTi 포일은 저온 차폐층, 자석 끝단 보강 포일 또는 초전도 테이프 연구용 기판으로 사용될 수 있습니다.
초전도 복합 와이어/테이프 제조의 중간 공정에서, 먼저 인공 고정 중심(APC)형 NbTi 초전도 와이어를 준비하기 위해 NbTi를 0.1~0.3mm 두께의 포일로 압연합니다. 이 호일은 순수한 Nb 막대와 Nb 호일을 번갈아 가며 겹쳐 감습니다. 마지막으로 Cu 피복을 삽입하고 압출 및 인발하여 α-Ti 고정상 강화 초전도 복합 와이어를 형성합니다. 이것은 NbTi 포일의 가장 특징적인 "반제품" 응용 분야로, 최종 제품으로 직접 사용되는 것은 아니지만 복합재 가공 전의 중요한 형태입니다. 저온 전자 및 초전도 장치: 초전도 양자 간섭 장치(SQUID) 커넥터/전환 접합부는 4.2K에서 NbTi의 제로 저항 및 우수한 기계적 연결성을 활용합니다. 초전도 나노와이어 단일 광자 검출기(SNSPD) 기판 또는 복합 타겟.
