《超导线材用铜槽线》编制说明.docx

超导线材用铜槽线行业标准编制说明(预审稿)一、工作简况1.1 任务来源根据H信厅科202318和有色标委2O2351号关于转发2023年第二批有色金属行业标/f批注：文号全称准制(修)订项目计划及征集起草填位的通知讥其中项目计划号“20230076T-YS”超导线材用铜槽线行业标准由西部超导材料科技股份有限公司等单位负责起草，完成年限202科一年412月。1.2 立项目的和意义根据''十四五原材料工业发展规划”第三章“促进产业供给高端化”的第三节“突破关键材料”和第四节“提高产品质量”，明确指出坚持材料先行和需求牵引并重，聚焦国防建设、民生短板和制造强国建设重大需求，滚动制定关键材料产品目录，制定发布技术路线图，其中提到发展超导材料、智能仿生、增材制造材料等，推动新的主干材料体系化发展，强化应用领域的支持和引导，同时强调加强质量管理和过程管控,持续开展原材料工业质量提升行动,提高产品质量的稳定性、可靠性和适用性，推广先进成型和加工方法、在线检测、智能制造等，建立满足应用需求的生产过程控制及质量管控体系。MagneticResonanceImaging(MRI)用超导线材用铜槽线由于其剥余电阻比(RRR)高、加工尺寸精度高、强度大、单根长度长、尺寸稳定性高、清洁度要求高等特点，国内超导线材用铜槽线一直被国外垄断，主要依赖从德国1.ebronZe进口，供应商单一，存在供不应求、质量不稳定等风险。经过多年使用发现，进口铜槽线长期存在表面油污较多、槽内铜粉堆枳、铜槽变形等影响超导线材质量的致命缺陷，严重影响WIC超导线材产品质量，降低超导线材成品率。除铜槽线本身质量不稔定外，WlC超导线材竞争对手BrukerEAS通过与德国1.ebronze签订长期框架协议，限制铜槽线对中国的出口产量，严重制约了国内MRl用超导线材的发展，影响了人民对MRI医疗器械的迫切需求，帆此急需开发国内合格的超导线材用铜槽线供应商，解决铜槽线依赖国外一批注：补充国内目前的产业情况,上下游需要同时分进口、卡脖子等问题，彻底实现WlC超导线材国产化，但开发制备超导线材用铜槽线，急需解决高RRR值铜杆原材料供应、整体加I：I之路线探索、机械加工尺寸精度、屏型材涡流探伤一j批注：采用现有标准，用起来好用吗快面超声清洗等技术难点。品于以上原因，目前面临的首要任务就是建立超导线材用铜槽线行业批注网：体现在外观质址要求处，宜有实际照片进行介标准，通过标准的制定规范铜槽线产品生产质量的稳定性。绍和分析.1.3 主要参加单位和工作成员所作的工作(1)项目编制组标准制订计划任务正式下达后，立即成立了标准编制组，并落实起草任务，确定标准的主要起草人，拟定该标准的工作计划。具体分工为：西部超导材料科技股份有限公司总负责，广东中实金属有限公司、西安汉唐分析检测有限公司、西北有色金属研究院负责信息收集、资料汇总，编制组分工明确，紧密合作，共同完成标准的修订工作。(2)编制单位技术基础西部超导材料科技股份有限公司是国内领先、国际先进的超导材料、超导磁体创新研发生产企业，公司坚持“服务国家，造福人类”的企业宗旨，坚持自主创新，坚持高质量发展，瞄准国家重大领域需求，形成了超导锭棒、线材、磁体的全流程生产基地，公司产品定位于“国内空白、国际先进“，主要产品均服务于国家战略关键用途。西部超导代表国家为国际热核聚变反应堆项目研发并批量生产了超导线材、为中国聚变堆工程堆建设提供超导线材，实现了医用核磁共振人体成像仪用超导线材的全面商用和国产化，同时西部超导是全系列高品质单晶硅川超导磁体的设计生产制造商，典型产品应用于能源、医疔、科研等关键领域，填补了多项国内空白。目前，西部超导具备年产150()(超导线材的能力，其中主型产品WlC超导线材主要客户为GE、SlEMENS、JASTEC.上海联影、东软医疗、上海辰光、宁波健信等国内外知名医疗器械企业，公司掌握了WIC线材用豆合线和铜槽线全套批量化制备技术，解决了产品批量化生产过程中各项难题，已大批量生产，其中WlC线材关键原材料铜槽线目前已实现国产化，未来西部超导将充分发挥人才、技术、装备优势，向着“打造国际一流企业”，成为“国家重要科技战略力量、产业战略力量、'的发展目标不断奋进。广东中实金属有限公司是焊锡和高精度铜异型材材料制造商和供应商，服务于全球电子、半导体、精密焊接及高精度铜异型材应用市场，以高端业界的研发技术与定制化解决方案满足客户产品应用及创新需求，具有年产1500吨的铜异型材的生产能力，目前公司产品已广泛应用于航大、全球电子、超导线材等领域，公司多邱来专注于研发创新，着力组建了一支高精尖研发团队，并与清华大学、华南理工、中南大学、广州有色金属研究所等院校进行技术合作，公司秉承科研创新、品质至上、为客户服务的理念，不断创新，解决客户之所需。西安汉唐分析检测有限公司资质齐全，先后通过国家认证认可监督委员会(CMA)、中国合格评定国家认可委员会(CNAS)和国防科技工业实验室认可委员会(Dl1.AC)认证,是国家工信部授权的“工业(稀有金属)产品属量控制和技术评价实验室、'，也是陕西省科技厅授权的“陕西省有色金属分析检测与评价中心“、,，核工业用金属材料检测与评价服务平台“、,稀有金属检测信息化管理及共享平台陕西省稀有金属材料安全评估与失效分析平台主要承担有色金属、稀有金屈、贵金属、钢铁及其合金等产品的化学成份分析、物理性能与力学性能、腐蚀性能测试：材料表面形貌、成分、元素价态等特性的测试与表征；检定校准工作：同时提供技术咨询、实验室规划设计、国际/国家/行业标准制定、分析方法研究、标准物质研制、人员培训等服务。西北有色金属研究院是上世纪60年代国家在三线重点投资建设的稀有金属材料研究基地和行业技术开发中心，是国家首批转制的242家科研院所之一、全国全面创新改革试点单位，2015年被陕西省委省政府确定为“一院一所',创新发展模式的典型示范单位，2020年被陕西省委省政府定位为“新型科研机构',°西北有色院坚守保障国家稀有金属核心材料和技术自主可控的初心使命，先后承担国家和省市重点科研项目4000余项，取得国家级成果奖励34项、省部级以上成果435项，获授权专利2500余件，发表论文8700余篇，为我国航空、航天、规船、核工业等重要工程研制关键用材，解决了诸多稀有金属材料领域“卡脖子”问题。西安聚能超导线材科技有限公司是国内领先、国际先进的超导线材创新研发及生产基地。公司瞄准国家重大领域需求，以建设国际领先水平的超导线材研发和产业化平台为目标，形成包括Nb5Sn和NbTi低温超导线材、MgBz和Bi系高温超导线带材等产品，应用于核聚变大科学装置、磁共振成像仪、大型粒子加速器、磁悬浮列车、先进半导体制造、风力发电系统、磁分离系统、量子计算机、重离子癌症治疗仪等重点领域。公司拥有一支从事超导材料及装备研发、中试和产业化的高端人才队伍，是西安市高性能超导材料及应用创新联合体的牵头单位，陕西省西咸新区国际科技交流合作促进会副会长单位。公司先后荣获陕西省专利一等奖、泰创原高价值专利大赛西安分赛一等奖，泰创原高价值专利大赛一等奖，陕西省西咸新区最美建设者等多项重要荣誉。面向未来，公司将充分发挥人才、技术、装备优势，向着“打造国际一流企业”，成为“国家重要科技战略力量、产业战略力量”的发展目标不断奋进。（3）编制组成员及分工标准制订计划任务正式下达后，立即成立了标准编制组，并落实起草任务，确定标准的主要起草人（详见表】），拟定该标准的工作计划。标准主要起草人及工作职责如下：表I标准编制组成员及职责序号起草人姓名职责及分工1郭强标准编制组负责人，负责标准编制方案的确定、标准审杳和指标确定；2王瑞龙标准执笔人，负责标准编制过程中各方案得编制，负责各种文件的编制：负责标准协调管理；3柳祥负责铜槽线数据的归集和指标验证，参加标准讨论和指标确定：4史小云负责标准进度协调，会议召开，文稿讨论5方瀚楷负责铜槽线数据验证，参加标准讨论，信息收集：6周子敬负责标准产品技术指标试验、验证和分析，指标确定，参加标准讨论、预审和审定；7白新房负责标准产品检验，标准方法制定8张凯林负责标准产品试验数据归集和计算，相关标准信息和市场信息收集；9朱燕敏负责超导线材性能验证、数据计算分析，参加标准讨论和指标确定；10王庆阳负责标准产品试验审核，相关标准信息收集。1.4主要工作过程1.4.1 标准预研2021年5月至2022年5月，由西部超导材料科技股份有限公司、广东中实金属有限公司、西安汉唐分析检测有限公司、西北有色金属研究院对超导线材用铜槽线的生产现状进行了现场调研，具体内容为：了解国内外超导线材用铜槽线的技术水平、检测及应用情况，与企业技术人员深入讨论技术标准的具体技术要求，参观企业现场生产情况，根据调研情况，由主编单位整理并编制形成了超导线材用铜槽线标准项目建议书、标准草案及标准立项说明等材料。1.4.2 标准立项2022年5月，西部超导材料科技股份有限公司向全体委员会议提交了超导线材用铜槽线标准项目建议书、标准草案及标准立项说明等材料,全体委员会议论证结论为同意行业标准立项。2023年5月根据工信厅科202318号和有色标委202351号关于转发2023年第二批有色金属行业标准制（修）订项目计划及征集起草单位的通知瓦超导线材用铜槽线行业标准获批立项，项目计划号“2023-0076T-YS”。143标准起草阶段西部超导根据前期获取的技术资料和参编单位提供的相关数据撰写标准草案，并发往相关限位讨论和征求意见。对每家单位提出的意见进行充分论证，反更修改标准草案，经过多次充分讨论和内部研究修改，于2023年12月15日形成标准征求意见I稿。2023年12月21日22日，在江西省鹰潭市召开了标掂第一次工作会议，与会专家针对标准征求意见1稿提出了修改意见，标准编制组根据专家意见进一步将标准进行完善，并对标准涉及的各相关企业进行广泛调研和数据统计，结合企业的生产实际技术指标和检验数据，对个起草单位各项性能指标进行了检测数据对比，2024年1月下旬修改完善，形成了标准征求意见2稿的初稿，并发往8家单位征求意见，根据收集的意见对2稿的初稿进行修改完善，完成了2稿的最终定稿。二'编制原则本标准起草单位自接收起草任务后，成立了本标准编制工作组负责收集生产统计、检验数据、市场需求及客户要求等伯息。却行了超导线材用铜槽线标准起草所遵循的基本原则和编制依据：1）查阅国内外客户的相关技术要求：2）根据超导线材用铜槽线生产企业具体情况和应用领域的特点，力求做到标准的合理性与实用性；3）根据产品工艺的成熟与完善、技术发展水平及测试数据确定技术指标取值范围。4）完全按照GB/T1.1和有色加工产品标准和国家标准编写示例的要求进行格式和结构编写。三,标准主要技术内容的确定依据及主要试验和验证情况分析本文件对目前市场广泛使用，且工艺成熟的超导线材川铜槽线进行规范，提高超导线材用铜槽线的行业适用性。超导线材用铜槽线标准对化学成分、外形尺寸及其允许偏差、拉伸性能、电性能进行了明确的规定。3.1 化学成分对起草单位各产品化学成分进行严格的抽样检测，其验证数据见表2,其中样品1样品5来源于厂家1，样品6样品10来源于厂家2。表2版槽线化学成分检测数据统计黑质量分数/%元案类型标准但样品IWA2样品3样品4样品5样品6样品7样品8样品9样品10Cu>99,9599.99799.99699.99799.99799.99699.99699,99699.99699.99699.996P<0,00030.000230.000210.000240.000010.000010.000010.000010.000010.000010.00001Ag0.00250.000940.001100.001000.000300.001200.001000.001200.000960.001100.00091Bi<0.000!0.000010.00I0.000010.00l0.00l0.000040.00l0.000030.0020.00002Sb<0,00040.000(M0.000010.000010.000010.000070.000180.000080.000070.000070.00010As0.00050.000040.000020.000010.000060.000010.000110.000040.000080.000050.00003Fc).0010.000130.000230.0250.030O.O240.0180.00021O.O280.040.02lNi0.00l0.000050.000010.000060.000020.000050.000120.000030.0060.(XXX)8O.O(XX)IPb<0.00050.000020.000020.000010.000010.000030.000040.000060.000020.000020.00002批注15:样品质过少，原则上，应有至少IOQ+数据进行佐证。参与单位各家的数据都应该提供，不管是上、下游。Sn<0.00020.0Dlo.oo0.0010.000020.00l0.00l0.000010.00l0.000030.00lS<0.00150.000400.000300.000350.000210.000210.000210.000240.000230.000210.00022Zn0.000l0.000010.000020.000010.000050.000080.000070.000030.000080.000050.00006Sc0.00030.000060.00l0.(XX)05O-O(XX)I0.0030.000050.000070.000060.000080.003Tc<0.0002O.OD0O10.0000JO.(XX)DI0.000020.000100.000060.00D010.00001O.(XXX)10.00013Mn<0.000050.000010.000010.000010.000010.000010.000010.000010.000010.000010.00001Cd0.000l0.000010.000010.000010.000260.000180.000120.000140.000130.000330.00021O0.0080-0.03000.01200.01390.02150.01310.01250.01640.02200.01720.01650.0230结合生产和客户要求及检测结果，不同类型铜槽线的化学成分应符合表2中标准值的规定,即表3中的规定。表3化学成分质及分数/%CuPAgBiSbAsFeNiPb>99,95近0.00030.00250.00010.00040.0005000100.00100.0005SnSZnScTcMnCdO0.020.150.0!0.030.020.005O.(XX)10.00800.03003.2 外形尺寸及其允许偏差3.2.1 铜槽线宽度、高度、槽深、槽宽及其允许偏差对起草单位各产品尺寸进行严格的抽样检测，其验证数据见表4。表4铜槽线实际尺寸检测数据统计表单位为农米样品数或宽度尺寸范围数据偏建范围11.400-<3.000-0.0l9+0.02013.0007.500-0.030+0029样品数最高度尺寸范围数据偏咨范围1001.000-<3.000-0.0I8-+0.019i3.0004.500-0.030+0.029样品数量槽深尺寸苑困数据偏差范困100O.5OO-2.5OO-O.O9+0.020样品数量槽宽尺寸越围数据偏差范围1O.5<3.O-0.020+0.0191003.OOO-6.OOO-0.029-+0.030结合生产和客户要求及检测结果，不同类型铜槽线的各尺寸允许偏差应符合表5的规定。表5尺寸及其允许偏差单位为造米3.2.2 铜槽线外圆角半径和内圆角半径及其允许偏差对起草单位各产品圆角半径进行严格的抽样检测，其验证数据见表6。表6铜槽线圆角半径检测数据统计表单位为扈米样品数量外圆角半径范困数据偏差范困1000.15-<0.30-0.02-+0.021030-0.50-0.03-+0.03样品数量内阀用半径范用数据偏差范围100O.15O.3O-0.02+0.02结合生产和客户要求及检测结果，不同类型铜槽线的圆角半径允许偏差应符合表7的规定表7圆角半径及其允许偏差单位为造米位置尺寸允许偏差外圆角半径R0.l5<0.30±0.02O.3O-O.5O±0.03内圆角半径r0.15-0.30±0.02注：需方要求允许偏差全为（+）或（一）单向偏差时，其值为表中相应数值的2倍.3.2拉伸性能铜槽线由于产品形状的特殊性，选用拉伸试验方式进行检验。拉伸性能是衡量铜槽线的关键指标之一，是衡量其抗变形能力和断裂能力的指标，质量稳定、产品合格的铜槽线需要具备一定的抗变形能力，保证客户在使用过程中外不变。拉伸试验可以测得产品的抗拉强度。根据收集到的实测数据进行了分析整理和统计，其拉伸性能检测数据见表8,直方图见图1。图I不同类型铜槽线抗拉强度分布直方图表8铜槽线抗拉强度实际检测统计表样品个数组距MPa最小值MPa最大值MPa平均值MPa极差MPal10291420357129经过以上验证分析，铜槽线的室温拉伸性能确定如卜；表9室温拉伸性能状态抗拉强度RmMPa硬(H04)290-4203.3电性能超导线材用铜槽线，由于本身产品的特殊性，需要测试铜槽线经过500C,真空保温2h随炉冷却的常温电阻和低温电阻，一般分别测试铜槽线在300K和IOK下的电阻，从而获得RRR值，其计算方法如式（1）所示。根据收集到的实测数据进行/分析整理和统计，其RRR值检测数据见表10,直方图见图2。图I不同类型铜槽线RRR值分布直方图Piok式式中：p300一一300K温度下的电阻值:PIOKIoK温度下的电阻值。表10铜槽线RRR值实际检测统计表样品个数组距最小值最大值平均值极差10025302687482385经过以上验证分析，铜槽线经过500,真空保温2h随炉冷却的RRR值应为300690。四、标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益等情况5.1项目的必要性和可行性根据“十四五原材料工业发展规划”第三章“促进产业供给高端化''的第三节"突破关键材料”和第四节“提高产品质量”，明确指出坚持材料先行和需求牵引并重，聚焦国防建设、民生短板和制造强国建设重大需求，滚动制定关键材料产品目录，制定发布技术路线图，其中提到发展超导材料、智能仿生、增材制造材料等，推动新的主干材料体系化发展，强化应用领域的支持和引导，同时强调加强质量管理和过程管控,持续开展原材料工业质量:提升行动,提高产品质殳的稳定性、可靠性和适用性，推广先进成型和加工方法、在线检测、智能制造等，建立满足应用需求的生产过程控制及质量管控体系。MagneticResonanceImaging(MRI)用超导线材用铜槽线由于其剩余电阻比(RRR)高、加工尺寸精度高、强度大、单根长度长、尺寸稳定性高、清洁度要求高等特点，国内超导线材用铜槽线直被国外垄断，主要依赖从德国1.ebrOnZe进口，供应商单，存在供不应求、质量不稳定等风险。经过多年使用发现，进1.I铜槽线长期存在表面油污较多、槽内铜粉堆积、铜槽变形等影响超导线材质量的致命缺陷，严重影响WIC超导线材产品质量，降低超导线材成品率。除铜槽线本身质量不稔定外，WIC超导线材竞争对手BrukerEAS通过与德国1.ebronze签订长期框架协议，限制铜槽线对中国的出口产量，严重制约了国内MRl用超导线材的发展，影响/人民对MRl医疗器械的迫切需求，因此急需开发国内合格的超导线材用铜槽线供应商，解决铜槽线依赖国外进口、卡脖子等问题，彻底实现WIe超导线材国产化，但开发制备超导线材用铜槽线，急需解决高RRR值铜杆原材料供应、整体加工工艺路线探索、机械加工尺寸精度、异型材涡流探伤、表面超声清洗等技术难点。基于以上原因，目前面临的首要任务就是建立超导线材用铜槽线行业标准，通过标准的制定规范铜槽线产品生产质量的稳定性。II1.批注17：这里的内容不要与上面的重发。要突出该项目的工作基础。5.3标准的先进性、创新性、标准实施后预期产生的经济效益和社会效益旭导线材用铜槽线是制备WIC超导线材的关键原材料，对于MRI磁体具有失超保护的作用。国内外统一采用超导豆合线和铜槽线通过镶嵌焊接的方式制备WlC超导线材，但无统一的技术规范，各家根据自身的生产特点和制备工艺为采购商提供满足使用要求的产品。近年来，随着国内外医疗行业对MRl需求量的大幅增加，MRl市场进一步扩大，其中主机关键部件超导磁体中的核心材料是WirelnChannel(WlC)超导线材，主要采用超导复合线和铜槽线通过镶嵌焊接的方式进行制备。目前,WIC线材用铜槽线国外主要生产厂家为德国1.ebrOnZe和德国Weiland,国内生产WlC超导线材的企业仅西部超导材料科技股份有限公司和诺而达(1.UVata)超导技术(中山)有限公司两家，所使用的铜槽线都主要从1.ebronZe采购，无统一的国际标准或行业标准支撑，仅根据各家客户提出的技术要求来组织生产，以确保产品性能满足客户要求，但由于1.ebrOnze对铜槽线的垄断性，提供的产品质量不稔定，大大降低了WlC超导线材成品率，制备的WlC线材表面质量不满足MRl磁体的使川要求，同时由于超导线材用铜槽线剩余电阻比(RRR)高、加工尺寸精度舟、强度大、单根长度长、尺寸稳定性高、清洁度要求高等特点，国外和国内加工技术差异较大，导致大批量长期稳定制备难度较大，若通过标准加以约束，产品贷量应大幅度提升，从而提高产品成品率，降低生产成本，提高产品竞争力。I批注网:经济效益'社会效益分开表述”先进性和创新性，宜对指标进行具体分析.六、采用国际标准和国外先进标准的情况6.1 、与国内外标准对比目前尚未查询到国内外已发布实施的用于超导线材用铜槽线专用技术标准。6.2 标准水平分析心标准满足超导线材用铜槽线的技术要求，填补了国内空白，达到了国际先进水平。I批注19：要定国际先进,要对国际先进标准、企业标准进行对比才行。七,与现行法律、法规、强制性国家标准及相关标准协调配套情况本标准符合现行法律、法规的要求，并与其他同类国家标准、国家J用标准、行业标准无冲突、重强和不协调之处。重大分歧意见的处理经过和依据无。九、作为强制性或推荐性标准的建议本标准建议不作为强制性标准，而建议作为推荐性。十、贯彻标准的要求和措施建议本标准是根据超导线材行业需求、订货技术要求和实际生产使用情况制定，建议相关单位组织专项标准宣贯会进行系统学习。本标准发布后，各企业单位应积极宣传和贯彻，并立即采用新标准订货，以保证产品质量，满足国内、外市场及用户的需要。十一'废止现行有关标准的建议无。十二、其他主要内容的解释和其他需要说明的事项无。超导线材用铜槽线行业标准编制组2024年5月