[發(fā)明專(zhuān)利]單芯MgB2超導(dǎo)線材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310058408.X
• 申請(qǐng)日: 2013-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151114A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房權(quán)生;龐玉春;戴月琴;劉治琦;徐紅春;高立意;劉慶國(guó);李成山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01B13/00
• 分類(lèi)號(hào): H01B13/00
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單芯MgB₂超導(dǎo)線材的制備方法，屬于超導(dǎo)線材制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

MgB₂超導(dǎo)材料由于其臨界溫度高（Tc=39K）、相干長(zhǎng)度大、不存在晶界弱連接等優(yōu)點(diǎn)，其線帶材的制備一直是國(guó)內(nèi)外各科研小組的研究重點(diǎn)，而包套材料的選擇對(duì)于制備高性能的線帶材是必須解決的問(wèn)題，包套材料必須能夠承受一定的強(qiáng)度和可彎曲度，而且具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和低廉的成本，同時(shí)，需要避免與原始粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以保證獲得高臨界電流密度，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用金屬Nb可以阻止Mg、B或成相MgB₂同Cu穩(wěn)定層之間發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)自身與上述粉末也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是制備MgB₂超導(dǎo)線材理想的阻隔層材料。

目前，在多芯MgB₂線帶材制備方面，國(guó)際上主流制備技術(shù)包括連續(xù)填充成型技術(shù)，即CTFF(Continuous?Tube?Forming?Filling?)技術(shù)、粉末套管法技術(shù)，即PIT（Powder?In?Tube）技術(shù)。CTFF工藝需要昂貴的設(shè)備為基礎(chǔ)，而PIT工藝制備的線材長(zhǎng)度較短。因此需要，提供一種可以制備任意長(zhǎng)度的MgB₂單芯線材，并且工藝可控，制造周期短，成本低的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以制備任意長(zhǎng)度的MgB₂單芯線材，并且工藝可控，制造周期短，成本低的單芯MgB₂超導(dǎo)線材的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?jiǎn)涡綧gB₂超導(dǎo)線材的制備方法，其特征是，包括以下步驟：

1）將金屬鈮帶清洗、烘干后進(jìn)入成型軋輥進(jìn)行管成型，并進(jìn)行縱包氬弧連續(xù)焊接，得到鈮管；所述金屬鈮帶的純度大于99%，寬度為40-60mm，厚度為1-2mm；

2）灌裝前驅(qū)粉體：通過(guò)定芯管將前驅(qū)粉體流入步驟1）中的鈮管內(nèi)，首先將鈮管固定在前驅(qū)粉體料斗支架上，用喇叭形橡膠套將料斗與定芯管上的定芯導(dǎo)桿進(jìn)料口連接，鈮管上下口用管卡收緊密封；灌裝前驅(qū)粉體的同時(shí)，調(diào)節(jié)鈮管上設(shè)置的振動(dòng)小錘對(duì)鈮管進(jìn)行敲擊，以保證前驅(qū)粉體灌裝均勻、密實(shí)，得到復(fù)合體；所述前驅(qū)粉體為Mg和B，兩者原子比為1:2，Mg的純度為99.8%，B的純度為99%；

3）對(duì)步驟2）中的復(fù)合體進(jìn)行3個(gè)道次的連續(xù)循環(huán)軋制，得到圓形線材；所述連續(xù)循環(huán)軋制的道次加工率為10-20%；

4）對(duì)圓形線材進(jìn)行定尺、截?cái)唷⑺嵯刺幚恚⒃谕鈱影矡o(wú)氧銅管，進(jìn)行旋鍛拉拔加工成直徑為0.8-1.2mm的單芯線材；所述拉拔道次加工率為10-15%；

5）對(duì)步驟4）制備的單芯線材進(jìn)行熱處理：將單芯線材盤(pán)圓后放置于不銹鋼板上，并放入爐體后抽真空，待真空度達(dá)到1-3Pa后，開(kāi)始升溫，升溫速率為10-20℃/min，溫度達(dá)到650-750℃時(shí)恒溫1-3h，最后將物料自然冷卻到室溫，得到單芯MgB₂超導(dǎo)線材。

所述步驟2）中振動(dòng)小錘由直流電機(jī)、凸輪機(jī)構(gòu)以及變速箱組成，振動(dòng)小錘對(duì)鈮管的敲擊頻率為20-80次/min。

所述步驟1）中氬弧連續(xù)焊接為：金屬鈮帶管成型后，通過(guò)三對(duì)壓輥對(duì)金屬鈮帶切邊縫進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)連續(xù)焊接，焊槍采用計(jì)算機(jī)三維自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)對(duì)鈮帶切邊對(duì)縫進(jìn)行焊接，并通過(guò)調(diào)節(jié)壓輥調(diào)整管成型金屬鈮帶與壓輥之間距離。

所述步驟4）中圓形線材外層包覆的無(wú)氧銅管的純度大于99.9%，直徑為12-18mm，壁厚為1.5-2.5mm。

本發(fā)明采用的金屬Nb可以阻止Mg、B或成相MgB₂同Cu穩(wěn)定層之間發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)自身與上述粉體也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是制備MgB₂超導(dǎo)線材理想的阻隔層材料。

本發(fā)明生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品制造成本低。由于金屬鈮帶縱包焊接，在一條生產(chǎn)線上可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軋制，使得單芯MgB₂超導(dǎo)線材生產(chǎn)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他工藝生產(chǎn)的同類(lèi)產(chǎn)品。相對(duì)于其他同類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，本發(fā)明所需的人力物力大大降低，產(chǎn)品制造成本也隨之降低。

本發(fā)明制備出的單芯MgB₂超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)、尺寸、同心度容易保證。線芯通過(guò)張力模垂直進(jìn)入定心管，并且張力模的位置在線芯導(dǎo)向輪與前驅(qū)粉體料斗之間，其模孔與線芯導(dǎo)向桿管口呈直線，從而能保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸。