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應用案例 | WIC超導線材的金相制備

時間:2024/2/19閱讀:247
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磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI),是現代醫學的診斷工具。核磁共振儀器對于心腦血管、神經和腫瘤等多種重大疾病影像診斷有重大意義。不久前,我國自主研發的核磁共振儀器研制成功,開始量產。

MRI中的關鍵部件——超導磁體由NbTi超導線繞制而成。NbTi超導線需求約為1.5x10kg,其中WIC超導線材所占比例約為60%,達9×10 kg。WIC超導線材因具有高銅比、低的銅加工率等優點,使其加工成本低且制備的磁體運行穩定、安全,故成為制備磁共振成像系統 (MRI)的關鍵部件——超導磁體的主導材料,同時還被用來制作粒子加速器的磁體等。

金相分析可以檢測材料的組織結構、晶粒大小、晶界、夾雜物等,從而判斷材料的性能和質量。下面以 WIC超導線材為例,介紹WIC超導線材的金相制備過程。



鑲嵌




WIC超導線材需要檢測內部結構和芯絲直徑,盡可能采用低放熱的冷鑲環氧樹脂,如EpoxiCure 2。EpoxiCure 2耐化學性,能夠很好地粘附在試樣邊緣,收縮率低,具有很好的保邊性。

在鑲嵌之前,需確保樣品表面干凈以及干燥,使樣品與樹脂能更好地結合,避免鑲嵌后樣品和樹脂間產生縫隙。縫隙在磨拋過程中會嵌入污染物引入劃痕。


研磨




表面的切割損傷層需使用碳化硅(SiC) 砂紙搭配合適的壓力進行粗磨。碳化硅非常堅硬,含有尖銳的磨料顆粒,可以在研磨過程中隨著磨盤轉動產生新的切屑刃,可提高材料的去除率。

每張砂紙只能使用1-2分鐘,用損耗的SiC砂紙可能會造成表面損傷。如果切割質量良好,可以使用P400的SiC砂紙進行初始研磨。

由于研磨過程會產生大量的熱,所以在研磨過程中需保證充分的水冷卻。


拋光




研磨結束后,使用9微米的多晶金剛石懸浮液搭配硬編織拋光布來去除試樣劃痕。如TexMet C拋光布,具有更高的材料去除率,并有助于提高試樣的平整度。MetaDi多晶金剛石懸浮液中的多晶金剛石具有更多的切割面,可更快地去除損傷變形及劃痕,獲得更好的表面質量。對于銅線,需增加3微米和1微米的拋光步驟,再進行終拋。終拋推薦使用0.02微米 MasterMet2氧化硅拋光液,在ChemoMet柔軟多孔的耐化學腐蝕合成布上進行拋光。

NbTi芯絲的變形比較均勻 ,經過測量芯絲直徑在3~5 微米之間 ,圓線的尺寸為 0.5mm。


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