[發明專利]一種石墨烯/銅鈮多芯復合線材的制備方法

有效

• 申請號: 201710792471.4
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107578859B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王鵬飛;梁明;賈佳林;金利華;徐曉燕;段穎;李成山;張平祥
• 申請（專利權）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: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明提供了一種石墨烯/銅鈮多芯復合線材的制備方法，該方法包括：一、將銅屑和鈮粉高能球磨得到細化粉末；二、將細化粉末裝入無氧銅管中得到裝管復合體；三、將裝管復合體拉拔后熱處理；四、將熱處理后的裝管復合體拉拔得到單芯復合線材；五、將單芯復合線材一次復合成型制成7芯復合線材；六、將7芯復合線材二次復合成型制成7²芯復合線材；七、將7²芯復合線材三次復合成型制成7³芯復合線材；八、將7³芯復合線材裝入涂覆有石墨烯的鈮管，經熱處理和拉拔制成石墨烯/銅鈮復合線材；九、石墨烯/銅鈮復合線材經裝管、封焊、熱擠壓和拉拔制成石墨烯/銅鈮多芯復合線材，本發明中的石墨烯均勻分布在多芯復合線材中，提高了線材的強度和導電性能。

技術領域

本發明屬于高溫超導技術領域，具體涉及一種石墨烯/銅鈮多芯復合線材的制備方法。

背景技術

高強高導銅合金因兼具有超高的強度和優良的導電率，在高脈沖磁場導體領域有著廣泛的應用。目前國內外已經開發的高強高導銅合金主要有：Cu/Nb-Ag、Cu/Nb-Cu、Cu-Ag、Cu-Nb和Cu-Ta，其中Cu-Nb合金因抗拉強度和導電率匹配較好，制備工藝簡單，成本較低成為高脈沖磁場材料的首選。

石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體，是目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，其斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。石墨烯還具有較強的彈性性能，拉伸幅度能達到自身尺寸的20％；其電阻率比銅或銀更低，具有優異的導電性能。

目前，Cu/Nb復合材料主要用于脈沖磁體的導體材料，將來有望應用于大電流傳輸導線及電磁武器，這對Cu/Nb復合材料的性能提出了很高的要求。傳統的Cu/Nb復合線材結構是以銅為基體，Nb芯絲為增強體，采用集束拉拔技術，通過多次復合及熱處理技術制備而成。采用該方法制備的Cu/Nb線材無法再次復合，已經接近理論上的極限，強度一般維持在800MPa～900MPa之間，而脈沖磁體及電磁武器的突破需要線材的強度在1GPa以上，甚至更高。目前，將石墨烯摻雜到銅基復合線材、促進芯材尺寸進一步細化及Cu/Nb界面增多來提升Cu/Nb復合的線材性能成為研究熱點。申請公布號為CN106448799A的發明專利中公開了一種石墨烯增強銅鈮多芯復合線材的制備方法，先將石墨烯粉、鈮粉和銅粉混合處理，得到石墨烯增強的鈮銅復合粉，然后通過裝管、拉拔和復合成型得到強度較大、延展性好和導電性強的銅鈮多芯復合線材；該發明將石墨烯粉作為裝管粉末制備線材，石墨烯在線材中分布不夠均勻，容易結團，不易形成層狀結構，影響了銅鈮多芯復合線材的強度和導電性能的進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種石墨烯/銅鈮多芯復合線材的制備方法。該方法將石墨烯熔融液涂覆在鈮管外壁，凝固后形成均勻穩定的石墨烯分散層，再結合熱處理、拉拔和熱擠壓等工藝制備石墨烯/銅鈮復合線材，該復合線材具有強度高和導電性能強的特點，并且該方法靈活方便，適用于制備多種形狀和尺寸的多芯復合線材。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種石墨烯/銅鈮多芯復合線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將銅屑和鈮粉混合均勻后進行高能球磨，得到細化粉末；所述銅屑和鈮粉的質量之比為1:1；所述鈮粉的純度為99.99％；

步驟二、將步驟一中得到的細化粉末裝入第一無氧銅管中，然后將第一無氧銅管的兩端進行密封，得到裝管復合體；所述細化粉末的裝入量為裝管復合體質量的10％～60％；

步驟三、將步驟二中得到的裝管復合體進行多道次第一拉拔，然后進行熱處理；所述第一拉拔的道次加工率小于10％；

步驟四、將步驟三中熱處理后的裝管復合體進行多道次第二拉拔，得到單芯復合線材；所述第二拉拔的道次加工率小于15％；