[發明專利]一種多芯MgB2超導線材的制備方法

在審

• 申請號: 201611243798.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106784292A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 馮勇;閆果;王大友;潘熙鋒;崔利軍;張平祥;劉向宏;秦星;郗丹;候艷榮
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01L39/24
• 分類號: H01L39/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 胡燕恒

技術領域

本發明屬于超導線材制備技術領域，具體涉及一種多芯MgB₂超導線材的制備方法。

背景技術

二硼化鎂超導體的臨界溫度為39K，具有相干長度大、不存在晶界弱連接等優點。為滿足MgB₂超導線材的實用化需求，多個超導材料研發團隊針對提高MgB₂超導線材的長度和性能開展了大量研究工作。目前采用粉末裝管法(PIT)已經可以制備出千米量級MgB₂超導長線，但依然沒有完全滿足應用需求，如何繼續提高線材的單根長度仍然是一個重要的研究方向。但是，PIT法制備的線材長度受粉末裝管過程和復合體的加工極限限制，很難獲得大的突破。

靜液擠壓工藝是一種新型的材料加工工藝方法，可以對常規變形工藝難加工的材料進行擠壓變形加工。它是通過超高壓密封，將擠壓毛坯置于周圍充滿超高壓介質的密封環境里，通過超高壓介質傳遞壓力來實現擠壓變形。相比于常規機械擠壓，擠壓毛坯在靜液擠壓變形時被超高壓液體介質包圍，處于三向壓應力狀態，毛坯材料變形會更加均勻，同時材料的塑性也會得到一定程度提高，有助于獲得單根長度大于2000米的MgB₂超導長線。此外，由于靜液擠壓良好的潤滑條件，靜液擠壓可在室溫下進行，有效避免擠壓過程中鎂粉和硼粉發生反應。

發明內容

本發明的目的是提供一種多芯MgB₂超導線材的制備方法，解決了現有方法中由于粉末裝管過程和復合體的加工極限限制，MgB₂超導線材的加工長度受限的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種多芯MgB₂超導線材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，在真空手套箱中，惰性氣體保護條件下將鎂粉和無定形硼粉按照Mg：B≈1：2的摩爾比進行稱量混合，研磨均勻后得到前驅粉末；

步驟2，將步驟1中所述的前驅粉末裝入Nb/Cu復合管中，得到一次復合體，對一次復合體進行多道次拉拔加工，獲得單芯棒；

步驟3，將無氧銅棒、1根Nb/Cu復合棒與多根步驟2得到的單芯棒置于無氧銅管中進行二次組裝得到二次復合體；

步驟4，在真空條件下對步驟3得到的二次復合體的兩端進行封焊，將封焊后的二次復合體裝入靜液擠壓容器中，充填擠壓介質，進行靜液擠壓加工，得到橫截面形狀為圓形的多芯棒材；

步驟5，對步驟4得到的多芯棒材進行多道次拉拔加工，得到多芯線材，將多芯線材在真空或者氬氣氣氛下進行熱處理，得到多芯MgB₂超導線材。

本發明的特點還在于，

步驟2中拉拔加工道次變形量為6％-25％。

步驟3具體為：將Nb/Cu復合棒置于無氧銅管的中心，將單芯棒圍繞Nb/Cu復合棒排成環狀結構裝入無氧銅管，然后采用無氧銅棒填充單芯棒與無氧銅管之間的空隙。

步驟4中靜液擠壓介質為蓖麻油或礦物油。

步驟4中靜液擠壓加工的擠壓比為2.25～100。

步驟4中靜液擠壓溫度為室溫，或將復合體先預熱再進行擠壓，預熱溫度為80℃-200℃。

步驟5中拉拔加工的道次變形量為6％-25％。

步驟5中熱處理為：550℃-850℃加熱，保溫0.5-3小時。

本發明的有益效果是，在傳統的粉末裝管法基礎上采用靜液擠壓工藝制備多芯MgB₂超導線材，由于靜液擠壓時二次復合體處于非常有利的強烈三向壓應力狀態，伴隨較大的擠壓變形量，使二次復合體中各亞組元變形同步，顯著提高芯絲中粉末的致密度，同時提高芯絲均勻性和晶粒連通性，有利于獲得高的臨界電流密度。該方法工藝簡單，適合于長度大于2000米的MgB₂超導線材制備，具有很好的應用前景。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明一種多芯MgB2超導線材的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，在真空手套箱中，惰性氣體保護條件下將鎂粉和無定形硼粉按照Mg：B≈1：2的摩爾比進行稱量混合，研磨均勻后得到前驅粉末；

步驟2，將步驟1中所述的前驅粉末裝入Nb/Cu復合管中，得到一次復合體，對一次復合體進行多道次拉拔加工，拉拔加工道次變形量為6％-25％，獲得單芯棒；