[發(fā)明專(zhuān)利]7芯千米級(jí)MgB2/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310100696.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦高峰;王慶陽(yáng);劉國(guó)慶;賈佳林;熊曉梅;楊芳;閆果;李成山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01B12/06
• 分類(lèi)號(hào): H01B12/06;H01B12/10;H01B13/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專(zhuān)利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

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7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材及其制備方法。

背景技術(shù)

2001年發(fā)現(xiàn)的MgB₂超導(dǎo)體的臨界溫度為39K，該超導(dǎo)體具有較高的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度和上臨界磁場(chǎng)、較大的相干長(zhǎng)度、晶界不存在弱連接、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。隨著世界各國(guó)對(duì)研究的投入，MgB₂超導(dǎo)體的研究取得了巨大的進(jìn)展，MgB₂超導(dǎo)體的性能也得到迅速提高，性?xún)r(jià)比已基本接近低溫超導(dǎo)體NbTi的水平，為MgB₂超導(dǎo)線(xiàn)帶材的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高臨界電流密度的長(zhǎng)線(xiàn)是MgB₂超導(dǎo)磁體應(yīng)用的基礎(chǔ)，目前MgB₂超導(dǎo)體制備技術(shù)研究的主要方向是開(kāi)發(fā)出具有實(shí)用化價(jià)值的多芯線(xiàn)材制備技術(shù)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域是超導(dǎo)磁體制造。而超導(dǎo)磁體的制造對(duì)MgB₂超導(dǎo)線(xiàn)材的長(zhǎng)度就提出了要求。2007年超導(dǎo)通訊報(bào)道了ASG、Columbus、Paramed三家公司聯(lián)合制備出開(kāi)放式、制冷機(jī)冷卻的MgB2-MRI磁體，Columbus公司提供的超導(dǎo)線(xiàn)帶材長(zhǎng)度達(dá)到-1000米。目前我國(guó)只有西北有色金屬研究院開(kāi)展了多芯MgB₂超導(dǎo)長(zhǎng)線(xiàn)材在磁體應(yīng)用方面的研究。研究發(fā)現(xiàn)在多芯MgB₂超導(dǎo)線(xiàn)的加工制備過(guò)程中，多芯線(xiàn)材經(jīng)常出現(xiàn)“香腸節(jié)”及鈮包套破裂等現(xiàn)象，造成線(xiàn)材斷線(xiàn)而無(wú)法加工出千米量級(jí)的長(zhǎng)線(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可用于MRI磁體繞制的7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材，該線(xiàn)材在25K、3T時(shí)的臨界電流密度Jc≥2.1×10⁴A/cm²。本發(fā)明的7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材中心增加了Nb，使成品線(xiàn)材在繞制磁體時(shí)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，保證線(xiàn)材可以承載大的應(yīng)力應(yīng)變。通過(guò)調(diào)整各組分合適的面積比例，保證各芯棒在加工過(guò)程中結(jié)合良好，變形均勻，避免出現(xiàn)“香腸節(jié)”和阻隔層破裂等引起斷線(xiàn)的現(xiàn)象。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材，其特征在于，由Cu/Nb復(fù)合棒，沿圓周方向圍繞于Cu/Nb復(fù)合棒外的六根一次復(fù)合單芯線(xiàn)材，和包裹于六根一次復(fù)合單芯線(xiàn)材外的第二無(wú)氧銅管組裝后拉拔制成；所述一次復(fù)合單芯線(xiàn)材由內(nèi)部裝有Mg粉、B粉和摻雜粉末SiC的Nb管和第一無(wú)氧銅管組裝后拉拔制成，其中第一無(wú)氧銅管包裹于Nb管外；所述Mg粉、B粉和摻雜粉末SiC的原子比為Mg∶B∶SiC=1∶（2-x）∶x，其中x的取值為0.05～0.10；所述7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材中無(wú)氧銅的面積占7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材總面積的50%～60%，鈮的面積占7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材總面積的20%～25%，MgB₂的面積占7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材總面積的20%～25%。

上述的7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材，所述Cu/Nb復(fù)合棒由作為外層材料的無(wú)氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無(wú)氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為1∶0.8～1.5。

上述的7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材，所述一次復(fù)合單芯線(xiàn)材的橫截面為正六邊形或圓形；所述Cu/Nb復(fù)合棒與一次復(fù)合單芯線(xiàn)材的尺寸相同。

上述的7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材，所述7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材中無(wú)氧銅的面積占7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材總面積的56.5%，鈮的面積占7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材總面積的22.5%，MgB₂的面積占7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材總面積的21%。

另外，本發(fā)明還提供了一種制備上述7芯千米級(jí)MgB₂/Nb/Cu超導(dǎo)線(xiàn)材的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：