[發明專利]一種MgB

有效

• 申請號: 201711486106.7
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108565064B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 熊曉梅;張勝楠;王慶陽;賈佳林;楊芳;劉浩然;馮建情;閆果;李成山
• 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;H01B12/00
• 代理公司: 61213 西安創知專利事務所
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種MgB₂超導線材的快速熱處理方法，該方法采用石英玻璃輔助燒結管輔助熱處理爐進行熱處理，石英玻璃輔助燒結管包括細長頸石英管和粗長頸石英管，粗長頸石英管的端部設置有封蓋，細長頸石英管的內經小于所述粗長頸石英管的內徑；該方法為：將MgB₂超導線材纏繞在骨架線圈上，然后放入石英玻璃輔助燒結管中密封，再放入熱處理爐中進行燒結處理，冷卻后得到熱處理后的MgB₂超導線材。本發明設計了石英玻璃輔助燒結管輔助熱處理爐進行熱處理，可將MgB₂超導線材密封在石英玻璃輔助燒結管中，保證燒結處理時隔絕氧氣，并且可預先升溫，降溫在空氣中進行，顯著縮短了熱處理時間，熱處理后的MgB₂超導線材的超導性能更優。

技術領域

本發明屬于熱處理技術領域，具體涉及一種MgB₂超導線材的快速熱處理方法。

背景技術

MgB₂是一種簡單金屬間化合物，自2001年被日本科學家發現在 39K(Tc)具有超導轉變以來，世界各國科研人員對其進行了大量的研究。 MgB₂相干長度長，不存在晶界弱連接，晶界能承載較高的電流 (1.8×10⁸A/cm²)，原材料也容易獲得且制備成本低，在電力傳輸、Josephson 器件、MRI醫療檢測、中子探測等領域有廣闊的應用前景。目前美國、日本和歐洲在千米級MgB₂實用化線帶材制備技術和MgB₂實用化磁體技術方面已取得很大進展。2006年底，意大利的Columbus Superconductor、 ASG、Paramed公司合作完成了制冷機冷卻0.5T MgB₂超導磁共振成像 (MRI)樣機，推進了MgB₂超導體的實際應用的可能性，尤其在MRI醫療市場應用上將有很廣闊的應用前景。我國目前在973、863等國家和省市項目的支持下在塊材、薄膜、線帶材的制備技術上有了很好的基礎，尤其西北有色金屬研究院在線帶材的制備上已經達到了千米級的制備水平，為我國超導產業化的進程又向前邁進了一大步。

從PIT法線帶材的研制發現，過長的燒結時間不僅造成具有一定計量比鎂的揮發損失，還會在粉末和接觸體包套之間反應形成不利于傳輸的高電阻層，在工程應用時會大大降低電流的傳輸通道，導致不能承載更大的傳輸電流。燒結時間越長，擴散層越厚，線帶材的臨界電流密度越低，例如，鎳包套和先位法的MgB₂粉末之間反應會形成MgNi₃B₂、Mg₂Ni、Mg₃(BO₃)₂非超導相，原位法的鐵包套和粉末中的硼反應會形成Fe₂B高電阻層，鈮包套受MgB₂前驅粉純度的影響也會在高溫長時間熱處理情況下發生鈮強度降低的可能性，若溫度超過750℃/1h，硼還會向鈮擴散，使超導層的計量比發生改變，同時擴散層增加了傳輸電阻，因此選擇一個能夠快速燒結的熱處理爐顯得尤為重要。

目前燒結樣品的熱處理爐通常有兩種：真空氣氛爐和普通管式爐。真空氣氛爐燒結樣品時必須在真空或保護氣氛下且樣品在升爐溫前放入，但大多數熱處理爐的升溫速率滿足不了快升快降的條件，一個程序執行結束后到樣品取出至少在2個小時以上，所得到的芯絲孔隙率較高，晶粒連接性較差。對于in situ(原位法)和ex situ(先位法)的樣品，熱處理溫度一般在670℃～950℃、10min～60min有較好的傳輸性能，若完成快速燒結只能在普通管式爐中，但樣品的包套材料大多數是容易氧化的銅、蒙乃爾合金、鎳、鈮、鉭、鐵等，均不能直接放在空氣中燒結。