[發(fā)明專利]一種超導(dǎo)體冷壓接合方法

有效

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• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103920983A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛濟(jì)泰;徐斌;宋丹路;蔡勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)體接合方法，屬于超導(dǎo)體連接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

銅氧化合物、MgB₂化合物以及鐵基化合物等高溫陶瓷超導(dǎo)材料在國民經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)中有很好的應(yīng)用前景。目前的制備技術(shù)還不能獲得足夠大或長的鐵基超導(dǎo)體。上述問題最有效的解決方法之一是通過連接形狀簡單和尺寸小的陶瓷零件來制備所需要的大或長超導(dǎo)元器件。

高溫陶瓷超導(dǎo)材料的連接除必須獲得足夠的接頭強(qiáng)度和完整性外，還必須保證接頭的超導(dǎo)電性與母材相近或相同，還要有一定的導(dǎo)熱性能。目前采用的連接方法有熔化焊接、半固態(tài)燒結(jié)連接、微波焊接以及固態(tài)擴(kuò)散連接和軟釬焊等，存在的主要問題是所獲得的接頭超導(dǎo)電性與母材相比還有一定的差距，主要原因是在連接過程中由于材料熔化或高的焊接溫度導(dǎo)致超導(dǎo)相存在不同程度的分解、接頭中有少量的微裂紋和微氣孔、連接區(qū)晶粒的織構(gòu)度比母材的差等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有焊接方法獲得的高溫超導(dǎo)材料接頭強(qiáng)度低以及超導(dǎo)性能損失的問題，而提供一種超導(dǎo)體冷壓接合方法。

本發(fā)明一種超導(dǎo)體冷壓接合方法是按以下步驟進(jìn)行的：

一、預(yù)處理：將兩根圓棒狀超導(dǎo)體端面磨平，然后進(jìn)行拋光，得到處理后的第一圓棒狀超導(dǎo)體、第二圓棒狀超導(dǎo)體和超導(dǎo)體粉末；

二、將步驟一所得的超導(dǎo)體粉末制成圓餅狀，得到圓餅狀超導(dǎo)體；

三、將步驟一處理后的第一圓棒狀超導(dǎo)體和第二圓棒狀超導(dǎo)體水平且端面相向設(shè)置在支架上，在第一圓棒狀超導(dǎo)體和第二圓棒狀超導(dǎo)體相向的兩個端面之間平行設(shè)置步驟二得到的圓餅狀超導(dǎo)體，將第一圓棒狀超導(dǎo)體、第二圓棒狀超導(dǎo)體和圓餅狀超導(dǎo)體壓緊，在第一圓棒狀超導(dǎo)體、第二圓棒狀超導(dǎo)體和圓餅狀超導(dǎo)體外圓柱表面貼覆有鋼套，在第一圓棒狀超導(dǎo)體和第二圓棒狀超導(dǎo)體的兩個外端面分別設(shè)置兩個活塞增壓裝置，第一圓棒狀超導(dǎo)體和第二圓棒狀超導(dǎo)體的兩個外端面與兩個活塞增壓裝置分別通過兩個力傳遞墊板連接，安裝有第一圓棒狀超導(dǎo)體、第二圓棒狀超導(dǎo)體和圓餅狀超導(dǎo)體的支架設(shè)置在裝有水的內(nèi)密閉容器內(nèi)壁上，在內(nèi)密閉容器的外面設(shè)置外密閉容器，在外密閉容器與內(nèi)密閉容器之間的空隙加入干冰，然后將外密閉容器在室溫條件下靜置15h～20h，完成超導(dǎo)體冷壓接合；所述超導(dǎo)體為銅氧化物高溫超導(dǎo)體或鐵基高溫超導(dǎo)體。

有益效果：

本發(fā)明采用冰壓焊的方式進(jìn)行焊接，利用水凝固冰時產(chǎn)生的膨脹力作為焊接壓力，實現(xiàn)常溫壓焊；當(dāng)冰壓裝置采用多段增壓結(jié)構(gòu)時，可獲得5000～10000MPa的焊接壓力。采用冰壓焊，一方面，因焊接溫度低，能減少超導(dǎo)相分解，增加電子空位，提高超導(dǎo)電性。另一方面，因驅(qū)動力大，能加速原子間擴(kuò)散，能提高連接區(qū)晶粒的織構(gòu)度和減少甚至完全消除微裂紋和微氣孔，從而大幅度提高接頭的超導(dǎo)電性。

附圖說明

圖1為超導(dǎo)體冷壓接合過程剖面圖。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1所示，本實施方式一種超導(dǎo)體冷壓接合方法是按以下步驟進(jìn)行的：

一、預(yù)處理：將兩根圓棒狀超導(dǎo)體端面磨平，然后進(jìn)行拋光，得到處理后的第一圓棒狀超導(dǎo)體2、第二圓棒狀超導(dǎo)體12和超導(dǎo)體粉末；

二、將步驟一所得的超導(dǎo)體粉末制成圓餅狀，得到圓餅狀超導(dǎo)體7；

三、將步驟一處理后的第一圓棒狀超導(dǎo)體2和第二圓棒狀超導(dǎo)體12水平且端面相向設(shè)置在支架4上，在第一圓棒狀超導(dǎo)體2和第二圓棒狀超導(dǎo)體12相向的兩個端面之間平行設(shè)置步驟二得到的圓餅狀超導(dǎo)體7，將第一圓棒狀超導(dǎo)體2、第二圓棒狀超導(dǎo)體12和圓餅狀超導(dǎo)體7壓緊，在第一圓棒狀超導(dǎo)體2、第二圓棒狀超導(dǎo)體12和圓餅狀超導(dǎo)體7外圓柱表面貼覆有鋼套3，在第一圓棒狀超導(dǎo)體2和第二圓棒狀超導(dǎo)體12的兩個外端面分別設(shè)置兩個活塞增壓裝置9，第一圓棒狀超導(dǎo)體2和第二圓棒狀超導(dǎo)體12的兩個外端面與兩個活塞增壓裝置9分別通過兩個力傳遞墊板8連接，安裝有第一圓棒狀超導(dǎo)體2、第二圓棒狀超導(dǎo)體12和圓餅狀超導(dǎo)體7的支架4設(shè)置在裝有水6的內(nèi)密閉容器1內(nèi)壁上，在內(nèi)密閉容器1的外面設(shè)置外密閉容器11，在外密閉容器11與內(nèi)密閉容器1之間的空隙加入干冰10，然后將外密閉容器11在室溫條件下靜置15h～20h，完成超導(dǎo)體冷壓接合；所述超導(dǎo)體為銅氧化物高溫超導(dǎo)體或鐵基高溫超導(dǎo)體。