[發明專利]一種制備超導線帶材的方法

有效

• 申請號: 201210055463.9
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102543313A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 索紅莉;張子立;馬麟;葉帥;劉敏;毛磊;王毅
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/04
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種YBa₂Cu₃O_δ-7(以下簡稱YBCO)超導線帶材制備方法，屬于高溫超導材料制備技術領域。

背景技術

超導技術是一項綜合性的高技術，可廣泛用于能源、醫療、交通、科學研究及國防軍工等重大工程方面，并將會對國民經濟和人類社會的發展產生巨大的推動作用。以YBCO超導體為主的第二代高溫超導線帶材，由于材料其高的不可逆場，高的載流能力、低的交流損失的等優點成為目前最有可能大規模工業應用的一種超導材料。由于YBCO弱連接嚴重，如果其晶界角大于5°，穿過晶界的超導電流將會大大降低，所以如果采用傳統的粉末套管法來制備超導帶材，其超導電流傳輸能力遠遠達不到應用的標準。

現在國際上主流的制備YBCO超導帶材的方法分別是軋制輔助雙軸織構(RABiTS)和雙粒子束輔助沉積技術(IBAD)。RABiTS技術是在具有立方織構的金屬基帶上面外延生長過渡層以及超導層，而IBAD技術是在多晶取向的金屬基帶上制備一層具有雙軸織構的種子層，然后再外延生長過渡層超導層。雖然這兩種技術路線在實驗室都獲得成功，并且制備出了高質量的第二代超導線帶材的短樣。但是這兩種技術路線制備的YBCO超導帶材都是由金屬合金基帶、多層過渡層(種子層、阻擋層、帽子層)、YBCO層、保護層以及穩定層構成，這種多層結構決定了RABiTS和IBAD兩條技術路線相比傳統的粉末套管法有著更繁復的制備工藝和更高的生產省本，這嚴重的制約了YBCO超導帶材的工業化生產和應用。

發明內容

本發明所要解決的問題是在現有YBCO超導線帶材制備基礎上，提出一條新的制備路線。

本發明提供的制備方法，其主要特征在于，選用具有平片狀晶粒的YBCO粉末作為初始粉末，利用傳統的粉末套管法直接制備YBCO超導線帶材。

本發明所提供一種制備超導線帶材的方法，其特征在于，以具有平片狀晶粒的YBCO粉末為初始原料、用傳統的粉末套管法來制備YBCO線帶材；具體包括以下步驟，工藝流程如圖1所示：

(1)初始粉末的混合以及填充

選用YBCO粉末為初始原料，要求這種粉末中大部分YBCO晶粒的微觀結構呈現出平片狀，優選YBCO晶粒在形狀表現為長方體，且其長度與寬度是厚度的5倍以上。將平片狀YBCO粉末與銀粉進行混合，銀粉的質量為平片狀YBCO粉末重量的0～20％，銀粉的加入可以幫助YBCO粉末更好的相互連接。隨后將混合粉末按傳統粉末套管法的工藝填充入金屬套管當中。套管的材質選取銀、金或鉑等與YBCO不發生反應的金屬或合金，也可選用普通金屬作為套管并在其內部鍍上由上述不與YBCO發生反應的金屬或合金構成的隔離層；

(2)旋鍛及拉拔減徑

將填充好粉末的金屬套管按按傳統粉末套管法的工藝進行旋鍛及拉拔以逐漸的減少線材的直徑；

(3)線帶材成型

制備線材的工藝中，在旋鍛及拉拔之后直接逐步減徑到目標尺寸，最后在氧氣中退火燒結即可獲得YBCO超導線材。由于初始粉末中YBCO的微觀結構呈現出平片狀，燒結完畢后的YBCO線材芯部的微觀結構也保持了平片狀，而且這些平片狀晶粒緊密均勻的排列在一起；

制備帶材的工藝中，在旋鍛、拉拔之后先將線材減徑至需要尺寸，隨后進行逐次軋制直到目標尺寸，最后在氧氣中退火燒結即可獲得YBCO超導帶材。由于初始粉末中YBCO的微觀結構呈現出平片狀，所以制備的YBCO帶材芯部的微觀結構也呈現出平片狀，而且這些平片狀晶粒緊密均勻的排列在一起。

與現有的YBCO線帶材制備工藝相比，本發明具有以下有益的效果：

本發明采用具有平片狀結構的YBCO粉末為初始原料、用傳統的粉末套管法來制備YBCO線帶材。由于初始粉末中YBCO晶粒都呈現出平片狀，這表明每個晶粒本身都具有取向，而在線帶材制備完成之后，這種微觀結構和取向并沒有被改變，所以在這些平片狀YBCO晶粒之間便可以構成很好的超導電流的通路。因此本方法比與同樣用粉末套管法來制備但以商業YBCO為初始粉末的線帶材有更好的超導電流傳輸能力。而由于采用了傳統的粉末套管法，所以比現有的RABiTS和IBAD路線有更低廉的成本和簡潔的工藝。

附圖說明

圖1：YBCO線帶材成型過程示意圖

1、平片狀YBCO粉末示意圖

2、獲得線材示意圖

3、獲得帶材示意圖；

圖2：實施例1中所用初始平片狀YBCO粉末的SEM圖片；