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应用案例 | WIC超导线材的金相制备

时间:2024-02-19      阅读:157



磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI),是现代医学的诊断工具。核磁共振仪器对于心脑血管、神经和肿瘤等多种重大疾病影像诊断有重大意义。不久前,我国自主研发的核磁共振仪器研制成功,开始量产。

MRI中的关键部件——超导磁体由NbTi超导线绕制而成。NbTi超导线需求约为1.5x10kg,其中WIC超导线材所占比例约为60%,达9×10 kg。WIC超导线材因具有高铜比、低的铜加工率等优点,使其加工成本低且制备的磁体运行稳定、安全,故成为制备磁共振成像系统 (MRI)的关键部件——超导磁体的主导材料,同时还被用来制作粒子加速器的磁体等。

金相分析可以检测材料的组织结构、晶粒大小、晶界、夹杂物等,从而判断材料的性能和质量。下面以 WIC超导线材为例,介绍WIC超导线材的金相制备过程。



镶嵌




WIC超导线材需要检测内部结构和芯丝直径,尽可能采用低放热的冷镶环氧树脂,如EpoxiCure 2。EpoxiCure 2耐化学性,能够很好地粘附在试样边缘,收缩率低,具有很好的保边性。

在镶嵌之前,需确保样品表面干净以及干燥,使样品与树脂能更好地结合,避免镶嵌后样品和树脂间产生缝隙。缝隙在磨抛过程中会嵌入污染物引入划痕。


研磨




表面的切割损伤层需使用碳化硅(SiC) 砂纸搭配合适的压力进行粗磨。碳化硅非常坚硬,含有尖锐的磨料颗粒,可以在研磨过程中随着磨盘转动产生新的切屑刃,可提高材料的去除率。

每张砂纸只能使用1-2分钟,用损耗的SiC砂纸可能会造成表面损伤。如果切割质量良好,可以使用P400的SiC砂纸进行初始研磨。

由于研磨过程会产生大量的热,所以在研磨过程中需保证充分的水冷却。


抛光




研磨结束后,使用9微米的多晶金刚石悬浮液搭配硬编织抛光布来去除试样划痕。如TexMet C抛光布,具有更高的材料去除率,并有助于提高试样的平整度。MetaDi多晶金刚石悬浮液中的多晶金刚石具有更多的切割面,可更快地去除损伤变形及划痕,获得更好的表面质量。对于铜线,需增加3微米和1微米的抛光步骤,再进行终抛。终抛推荐使用0.02微米 MasterMet2氧化硅抛光液,在ChemoMet柔软多孔的耐化学腐蚀合成布上进行抛光。

NbTi芯丝的变形比较均匀 ,经过测量芯丝直径在3~5 微米之间 ,圆线的尺寸为 0.5mm。


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