[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)MgB2線材的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310275468.7
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103310914A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊曉梅;閆果;李成山;王慶陽;楊芳;劉國慶;賈佳林;馮勇
• 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
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(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，具體涉及一種高強(qiáng)MgB₂線材的制備方法。?

背景技術(shù)

MgB₂的臨界轉(zhuǎn)變溫度是39k，在金屬化合物中具有較高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，可以在液氫溫區(qū)（10-20k）工作，而傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)體無法在此溫區(qū)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，必須使用昂貴的液氦，這使得應(yīng)用成本加大。通過多年的研究發(fā)現(xiàn)，MgB₂可以采用不同的方式制備出線材、帶材，如原位法（in-situ）PIT和先位法（ex-situ）PIT技術(shù)，兩種技術(shù)都能制備出千米級長線。2007年ASG、Columbus、Paramed三家公司聯(lián)合研制的制冷機(jī)溫區(qū)使用的開放式MgB₂-MRI超導(dǎo)磁體，就是使用了超過1000米的MgB₂超導(dǎo)線帶材，預(yù)示MgB₂有著很好的應(yīng)用前景。?

與Bi系超導(dǎo)體的PIT法成材相比，MgB₂成材具有其特殊性，上述兩種制備技術(shù)中，ex-situ?PIT法技術(shù)在制備過程中，由于MgB₂的硬度較大，沒有類似Bi系的滑移層等，使得機(jī)械加工過程中形成的微裂紋在后續(xù)的磁體制備過程中不但無法彌合，還會更加嚴(yán)重。因此，ex-situ?PIT法無法制備出實(shí)用化的MgB₂線帶材。in-situ?PIT法是目前國際發(fā)展的主流方向，制備方法是把Mg粉和B粉研磨均勻后裝入復(fù)合金屬管內(nèi)，經(jīng)過旋鍛、拉拔和軋制等工藝加工至一定規(guī)格尺寸，最后在一定溫度下熱處理使Mg、B成相，內(nèi)部超導(dǎo)芯絲由于液相鎂的融合，使MgB₂晶粒之間有較好的連接，裂紋等宏觀缺陷大大減少，并且容易將摻雜引入到前驅(qū)粉中改善磁場中電流退降的特性，最終可獲得載流性能高的MgB₂線帶材。MgB₂最有希望應(yīng)用的領(lǐng)域是MRI用磁體，磁體制備對線材的機(jī)械性能要求較高，由于MgB₂?具有類陶瓷的脆性，雖然in-situ法是先加工后成相，但仍然需要有足夠高的強(qiáng)度來保護(hù)其晶粒間有好的連接性。其機(jī)械性能主要來自四種材料：一、基體材料（Cu）；二、阻隔層金屬（Nb）；三、增強(qiáng)芯的引入；四、不同芯數(shù)結(jié)構(gòu)，改變上述材料以及超導(dǎo)芯絲的體積比例，最終的線材宏觀機(jī)械性能將遵循混合物定律。在以往的研究中發(fā)現(xiàn)，多芯結(jié)構(gòu)（7、19、37芯等）的線帶材由于中心增強(qiáng)芯CuNb的塑性與銅穩(wěn)定層的塑性有較大的差別，在拉拔加工過程中不能很好的同步延伸，造成線材中心部位的應(yīng)力過大，最終使超導(dǎo)芯近中心增強(qiáng)芯處和近外包套基體材料Cu處的變形厚度不同，在拉拔到小尺寸（＜2.0mm）時容易斷芯。因此，采取有效措施提高線帶材的機(jī)械強(qiáng)度是十分必要的。?

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，提供一種高強(qiáng)MgB₂線材的制備方法。該方法采用CuAg合金棒作為增強(qiáng)芯，CuAg合金棒中的Ag芯絲具有納米尺度，含有上億芯的Ag連續(xù)納米纖維，保證了CuAg合金棒不僅具有接近CuNb的強(qiáng)度而且塑性超過CuNb，與穩(wěn)定體銅的塑性接近，因此所制備的多芯超導(dǎo)線材變形均勻，內(nèi)部各部位結(jié)合緊密，而且因其具有較好的塑性，會使粉末的流動在拉拔過程中通暢無阻，特別適合MgB₂千米級長線加工，能夠滿足超導(dǎo)磁體特別是超導(dǎo)核磁共振儀（MRI）等方面的實(shí)際應(yīng)用。?

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高強(qiáng)MgB₂線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：?

步驟一、將無定形硼粉、鎂粉和摻雜粉末按照1∶（2-x）∶x的原子比配料，在氬氣氣氛保護(hù)下研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末，將所述前驅(qū)粉末裝入Nb/Cu復(fù)合管中，以10%～15%的道次加工率拉拔，得到橫截面為圓形的一次復(fù)合線材，或橫截面為正六邊形的一次復(fù)合線材；所述摻雜粉末為無定形碳或碳化物；所述x為0.05～0.15；?

步驟二、將1根第一CuAg合金棒與6根步驟一中所述一次復(fù)合線材置于無氧銅管中進(jìn)行組裝，得到二次復(fù)合管；或者將1根第一CuAg合金棒、6根步驟一中所述一次復(fù)合線材和6根第二CuAg合金棒置于無氧銅管中進(jìn)行組裝，得到二次復(fù)合管；所述第一CuAg合金棒位于無氧銅管中心，一次復(fù)合線材圍繞CuAg合金棒裝入無氧銅管中；所述第二CuAg合金棒位于相鄰兩根一次復(fù)合線材與無氧銅管之間的空隙中；?