[發(fā)明專利]一種多芯MgB2/Fe/Cu超導(dǎo)線材的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210187155.1 | 申請日： | 2012-06-08 |
| 公開（公告）號： | CN102693785A | 公開（公告）日： | 2012-09-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉國慶;孫昱艷;熊曉梅;王慶陽;焦高峰;閆果;李成山 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北有色金屬研究院 |
| 主分類號： | H01B13/00 | 分類號： | H01B13/00;H01B12/02 |
| 代理公司： | 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213 | 代理人： | 譚文琰 |
| 地址： | 710016*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 mgb sub fe cu 超導(dǎo) 線材 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于超導(dǎo)材料加工工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多芯MgB2/Fe/Cu超導(dǎo)線材的制備方法。
背景技術(shù)
MgB2材料早在1954年就已經(jīng)合成，但是直到2001年才發(fā)現(xiàn)其超導(dǎo)電性，由于其臨界溫度高（Tc=39K），且具有相干長度大、不存在晶界弱連接等優(yōu)點，始終是國內(nèi)外各個科學(xué)研究小組研究的熱點，在經(jīng)過了大量、系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)元素摻雜是提高MgB2線/帶材高場載流能力的有效手段，而TiC摻雜也是目前有效的摻雜物之一。
目前制備MgB2超導(dǎo)線帶材主要包括連續(xù)填充成型技術(shù)，即CTFF技術(shù)和傳統(tǒng)的粉末套管法，即PIT技術(shù)，其中CTFF制備工藝是直接將MgB2粉末置于金屬帶上，通過連續(xù)包覆焊管的方法制備成線帶材，然后在氬氣保護下進行熱處理。該技術(shù)流程曾用于Bi系高溫超導(dǎo)帶材，技術(shù)相對成熟，但是存在加工設(shè)備復(fù)雜、成本高等缺點，嚴重制約了MgB2線帶材的實際應(yīng)用。而PIT工藝簡單，易操作，是目前制備MgB2線材所采用主流制備技術(shù)，PIT技術(shù)加工MgB2線材主要有兩種技術(shù)路線，即原位法(In-situ)?和先位法(Ex-situ)。
In-situ?PIT技術(shù)采用Mg粉和B粉按MgB2的原子數(shù)比裝入金屬管中，通過拉拔、軋制工藝制備成一定尺寸的線材，再進行熱處理，最終在線材中生成MgB2相。In-situ?PIT技術(shù)的優(yōu)點是在熱處理過程中Mg熔化后與B反應(yīng)成相，從而可以彌合加工過程中所形成的微裂紋，最終線材中的MgB2超導(dǎo)相晶粒連接較好。但是由于很多包套材料包括常用的Nb、Fe等，在熱處理溫度較高時（大于750度），包套材料將同B發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一定厚度的擴散層，該擴散層的存在將對線/帶材臨界電流密度起到抑制作用，并且由于熱處理溫度較低TiC摻雜物中的碳原子很難取代硼位原子，而TiC摻雜物只能作為二相粒子存在于晶界處，很難明顯提高線/帶材在高場下的臨界電流密度。
Ex-situ?PIT技術(shù)采用反應(yīng)成相后的MgB2粉末作為先驅(qū)粉末直接裝入金屬管中，通過軋制和拉拔工藝制備成一定尺寸的線材。該技術(shù)的特點是工藝簡單，非常適合批量化生產(chǎn)，同時ex-situ?PIT制備過程中使用價格低廉的Fe基包套材料，可以對MgB2芯絲施加足夠的應(yīng)力約束以增強晶粒連接，并且可以很大程度控制成本，降低線材的價格。但是由于MgB2材料具有類似陶瓷的脆性，冷加工過程中會導(dǎo)致線材中的MgB2芯絲形成裂紋等宏觀缺陷，導(dǎo)致線材性能降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多芯MgB2/Fe/Cu超導(dǎo)線材的制備方法。采用該方法制備的多芯MgB2/Fe/Cu超導(dǎo)線材具有較高的機械強度，可以承載大的應(yīng)力應(yīng)變，同時超導(dǎo)載流性能無明顯降低，更符合多芯MgB2超導(dǎo)線材實用化的要求。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多芯MgB2/Fe/Cu超導(dǎo)線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟一、將鎂粉、無定形硼粉和亞微米級TiC粉末按照Mg∶B∶TiC=1∶（2-x）∶x的原子比混合均勻得到混合物；然后將所述混合物壓制成塊材，將所述塊材在氬氣與氫氣的混合氣氛保護下，于850℃～950℃條件下熱處理1h～3h，待熱處理后的塊材冷卻后依次經(jīng)破碎、球磨和篩分，得到過篩粉末；最后向所述過篩粉末中加入質(zhì)量為過篩粉末質(zhì)量的8%～15%的鎂粉和硼粉的混合粉末，混合均勻制得前驅(qū)粉末；所述x的取值為0.04～0.08；所述鎂粉和硼粉的混合粉末中鎂粉和硼粉的原子比1∶1；
步驟二、將步驟一中所述前驅(qū)粉末裝入常規(guī)酸洗處理后的純鐵管中，然后將裝有前驅(qū)粉末的純鐵管裝入常規(guī)酸洗處理后的第一無氧銅管中，制得裝管復(fù)合體；
步驟三、對步驟二中所述裝管復(fù)合體進行旋鍛和拉拔處理得到單芯線材，對單芯線材依次進行定尺、截斷和常規(guī)酸洗；所述旋鍛和拉拔處理的道次加工率為10%～15%；
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