[發(fā)明專(zhuān)利]一種Bi?2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610260466.4
• 申請(qǐng)日: 2016-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105702388B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成山;郝清濱;徐曉燕;劉國(guó)慶;焦高峰;鄭會(huì)玲;白利鋒;張勝楠;馬小波;李高山;熊曉梅;馮建情;閆果;張平祥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01B13/00
• 分類(lèi)號(hào): H01B13/00;H01B12/00
• 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)明屬于高溫超導(dǎo)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法。

背景技術(shù)

由于Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi-2212)線材高溫超導(dǎo)體具有優(yōu)異的低溫高磁場(chǎng)載流性能，且是目前唯一可制備成各向同性圓線的實(shí)用高溫超導(dǎo)材料，上述特性使Bi-2212高溫超導(dǎo)體材料成為制備低溫高場(chǎng)磁體內(nèi)插線圈的首選材料。

目前粉末裝管法(PIT)和熔化法相結(jié)合的制備技術(shù)是制備高性能Bi-2212線材的主流技術(shù)。該技術(shù)是將超導(dǎo)前驅(qū)粉末裝入銀管，通過(guò)拉拔、組裝制備成多芯復(fù)合體，再加工到設(shè)計(jì)的線材尺寸，然后進(jìn)行部分熔化熱處理即可得到較高性能的Bi-2212超導(dǎo)線材。

粉末裝管法，即將粉末裝入到金屬管內(nèi)制成復(fù)合體，后對(duì)復(fù)合體進(jìn)行加工。但粉末裝入銀管過(guò)程中，粉末表面吸附的氣體和粉末間隙氣體一同被裝入到銀管內(nèi)，經(jīng)過(guò)拉拔加工后，大多數(shù)氣體被密封在最終的線材內(nèi)。加熱初期，密封在線材內(nèi)的氣體按照蓋呂薩克定律膨脹，在包套的約束下氣體體積保持不變。升溫至芯絲熔化溫度時(shí)，密封在Bi-2212線材內(nèi)部的高壓氣體占有一定的體積，高壓氣體的存在使部分Bi-2212熔融體被排開(kāi)，而且由于Bi-2212線材芯絲直徑只有20μm，聚集較多氣體芯絲的某些位置的Bi-2212熔融體被完全排開(kāi)，導(dǎo)致該段芯絲完全失超；聚集不太多氣體的Bi-2212芯絲形成海綿體狀的孔洞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大多數(shù)超導(dǎo)晶粒之間形成大的錯(cuò)配角，嚴(yán)重影響了超導(dǎo)電流在晶間的流通，大幅降低了Bi-2212線材的臨界電流。另一方面，升溫過(guò)程中線材外部環(huán)境氣體壓力保持不變， 隨溫度的增加，線材內(nèi)外壓差逐漸增加，溫度達(dá)到一定程度，聚集大量氣體的芯絲內(nèi)部產(chǎn)生的壓強(qiáng)和外界氣體壓強(qiáng)差超過(guò)包套材料變形的極限，包套就會(huì)發(fā)生膨脹，導(dǎo)致包套內(nèi)空間增加，繼續(xù)升溫到芯絲熔化溫度，會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的芯絲被完全排開(kāi)或形成的Bi-2212密度更低的海綿體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線材載流性能更低，而且過(guò)于嚴(yán)重的氣體聚集造成的線材芯絲膨脹過(guò)大超過(guò)包套材料的蠕變極限，引起線材芯絲出現(xiàn)氣孔甚至裂紋，導(dǎo)致線材的出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏，大大影響了線材的使用。

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Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法。該方法能夠有效抑制線材內(nèi)部氣體的膨脹，有效防止了鼓泡或鼓泡帶來(lái)的缺陷，同時(shí)可以提高芯絲密度，能夠得到性能高且均勻的Bi-2212超導(dǎo)線/帶材。

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Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將Bi-2212多芯線/帶材置于熱處理爐中，然后向熱處理爐內(nèi)通入氧氮混合氣體或氧氬混合氣體以排除爐內(nèi)空氣；

步驟二、向步驟一中已排除空氣的熱處理爐內(nèi)繼續(xù)通入氧氮混合氣體或氧氬混合氣體，在爐內(nèi)壓力恒定為20atm～200atm，氧分壓恒定為0.5atm～1atm的條件下，將Bi-2212多芯線/帶材先升溫至880℃～900℃后保溫20min～30min，然后降溫至810℃～850℃后保溫24h～48h，之后隨爐冷卻至25℃室溫；

步驟三、停止向步驟二中冷卻后的熱處理爐內(nèi)通入氧氮混合氣體或氧氬混合氣體，然后將熱處理爐內(nèi)的氧氮混合氣體或氧氬混合氣體排出直至爐內(nèi)壓力降為常壓，得到Bi-2212超導(dǎo)線/帶材。

上述的一種Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法，其特征在于，步驟一中所述Bi-2212多芯線/帶材的芯數(shù)為49～7725芯。

上述的一種Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法，其特征在于，步驟二中所述升溫的速率為50℃/h～100℃/h。

上述的一種Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法，其特征在于，步驟二中所述降溫的速率為1℃/h～10℃/h。

上述的一種Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法，其特征在于，步驟三中所述熱處理爐內(nèi)的氧氮混合氣體或氧氬混合氣體的排出速率為使熱處理爐內(nèi)的壓力以2MPa/h～5MPa/h的速率降低。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，制造成本低，推廣面大，利于應(yīng)用于Bi-2212長(zhǎng)線的生產(chǎn)。

2、本發(fā)明Bi-2212超導(dǎo)線/帶材的熱處理方法能夠有效防止Bi-2212線/帶材芯絲出現(xiàn)孔洞或鼓泡。