[發明專利]一種連續熱處理MgB2超導線帶材的熱處理方法

無效

• 申請號: 201410207609.6
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103971853A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 白質明;李成山;黃崇祺;房權生;龐玉春;鄒紅飛;徐云海
• 申請（專利權）人: 寶勝科技創新股份有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B12/00;C04B35/64
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術領域

本發明涉及一種連續熱處理MgB₂超導線帶材的燒結成相熱處理方法，屬于線帶材熱處理技術領域。

背景技術

二硼化鎂材料的超導電性最初有日本科學家發現，該材料是一種具有簡單二元結構的非金屬化合物，它的超導臨界轉變溫度（T_c）約為39 K，是目前具有最高超導臨界轉變溫度的簡單二元化合物，其T_c接近于金屬間化合物超導體中具有最高臨界轉變溫度的Nb₃Ge超導體T_c的兩倍。所以MgB₂超導材料的超導電性在其發現之初就引起了全球各地理論物理和實際應用等研究領域內科學家們的極大熱情。

在針對其強電應用的線帶材研究領域，MgB₂超導線帶材的成材技術研究取得了長足的發展，研究人員先后嘗試采用多種工藝手段制備MgB₂超導線（帶）材，比如粉末裝管工藝（PIT）、連續粉末裝管成型工藝（CTFF）以及中心Mg擴散工藝（IMD）等等，其中針對MgB₂長線帶材最常用的加工手段是采用原位法粉末套管技術（In-situ PIT）。其加工過程中先將Mg、B及摻雜粉末一般按照1 : (2-x) : x的化學計量比混合、裝管并經拉拔、軋制、擠壓等壓力加工過程加工成圓線或扁帶。加工到最終尺寸的復合線材并非超導狀態，通常要進行一次熱處理工藝過程以形成MgB₂超導相。由于Mg-B體系的化學成相反應速度較快，在適當的熱處理溫度條件下甚至可以在短短的幾分鐘時間內就發生反應并生成MgB₂超導相。傳統靜態熱處理將線材置于恒溫區中，如果線材長度很大，必須將線帶材卷成盤狀進行熱處理。為了保證具有足夠大的恒溫區，就需要在大型的熱處理爐中進行；同時該熱處理過程的升溫、降溫時間長，容易導致線帶材氧化以及MgB₂超導芯絲與包套材料擴散反應，而且線帶材相互之間在熱處理時也可能會出現相互粘接的現象。

發明內容

本發明針對Mg-B體系成相較快的特點及目前靜態熱處理MgB₂長線帶材過程中存在的問題，提供一種能夠對MgB₂超導長線帶材進行連續熱處理的熱處理工藝方法。其優點是不需要大型的熱處理爐；熱處理過程中的升、降溫速度可控；可以避免超導體中的非超導雜相出現。

本發明的技術方案是，一種連續熱處理MgB₂超導線帶材的熱處理方法，采用熱處理爐、收放帶系統和控溫系統組成的熱處理設備，進行連續熱處理MgB₂超導線帶材，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、先將待處理MgB₂超導線帶材連續纏繞在收放帶系統的放帶輪上，然后將待處理MgB₂超導線帶材的外端頭從熱處理爐的進料孔穿入并穿過爐管，再從熱處理爐的出料孔拉出纏繞在收放帶系統的收帶輪上；

步驟二、打開熱處理爐和控溫系統，同時對控溫系統的恒溫控制溫度值進行設定，所述恒溫控制溫度值為600～900℃；

步驟三、從熱處理爐的進氣口通入惰性保護氣體，調節氣體流速為100±10mL/min；

步驟四、待熱處理爐的爐溫升至600～900℃并恒溫5～15min后，啟動收放帶系統的電機，電機驅動收帶輪轉動，收帶輪通過待處理MgB₂超導線帶材帶動放帶輪轉動，待處理MgB₂超導線帶材經過熱處理爐內部進行連續熱處理，待處理MgB₂超導線帶材在爐管內部的運行速度為勻速。

步驟五、待處理MgB₂超導線帶材熱處理結束后，關閉電機、熱處理爐電源，將熱處理爐的爐溫降至室溫后，關閉惰性保護氣體。

步驟四中所述勻速的速度V為8～30cm/min。

步驟三中所述的惰性保護氣體為氬氣。

所述控溫系統為SHIMADEN FP93控溫儀。

所述熱處理爐由爐體和爐管構成，爐體長度為1.5m，爐體內部恒溫區的有效長度為1.2m，爐管穿在爐體中，爐管兩端伸出在爐體外并用法蘭密閉，在法蘭蓋上有通氣孔和進出料孔。

所述爐管為口徑Ф80mm的石英管。

所述收放帶系統由放帶輪、收帶輪和電機組成，放帶輪、收帶輪分別設置在熱處理爐兩端外側，電機驅動連接收帶輪。