[發明專利]一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法

有效

• 申請號: 202111003574.0
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113724941B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 王維俊;于敏;秦經剛;楊東昇;周孟良;金環;周超;李建剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;C22F1/08;C22F1/02;C21D9/52
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發明公開了一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法，包括如下步驟：步驟(a)預包繞成型步驟，用于制備緊密螺旋包繞預成型鋁青銅包帶；步驟(b)退火步驟，用于消除鋁青銅包帶在螺旋繞制過程中產生的應力和張力；步驟(c)制備步驟，用于制備含預成型鋁青銅包帶的Bi?2212超導線；步驟(d)熱處理成相步驟，用于制備具有超導性能的高強度Bi?2212超導線。本發明采用預先成型退火去應力后的鋁青銅包帶可以克服包帶繞制Bi?2212過程中因張力問題而造成支撐失效的問題。采用先包繞后Bi?2212熱處理成相的工藝流程可以有效的解決Bi?2212超導線對應力應變敏感而造成的性能退化問題。本發明制備工藝實現簡單，可以應用于未來機械性能加強型Bi?2212超導線制備。

技術領域

本發明涉及超導線制備方法領域，具體是一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，對強磁場的需求越來越迫切，如大型加速器，聚變堆裝置都離不開超導磁體。當前低溫超導體Nb₃Sn和NbTi等受上臨界場(Hc₂)的限制，已經逐漸無法滿足當前裝置的設計需求。因此，迫切需要采用具有高臨界磁場的高溫超導材料來研制高場磁體。

Bi-2212高溫超導材料在4.2K溫度下其上臨界磁場可達100T具有優異的磁場載流性能，是目前高溫超導材料當中唯一可制備成各向同性圓線的材料，可以用于制備鎧裝管內電纜導體(CICC)。Bi-2212超導線制備工藝要求其必須經過一定的高溫熱處理才能生成Bi-2212超導相產生超導電性。熱處理后的Bi-2212超導相為陶瓷結構，一方面超導線對應力應變敏感，另一方面熱處理后的超導線機械性能極差，其機械強度約只有Nb₃Sn超導線的一半，難以用于實際磁體繞制和CICC導體制備。

為了實現Bi-2212超導線的實際應用，必須借助外在支撐結構來克服其機械性能不足的現狀。支撐結構材料選擇及制備工藝是Bi-2212超導線機械性能加強所面臨的主要問題。支撐結構材料必須承受高溫、富氧的熱處理環境。制備過程中需要克服因張力造成的支撐失效問題。因此，急需發明一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法來實現Bi-2212超導線的實際應用。

發明內容

本發明目的是提供一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法解決熱處理后Bi-2212超導線機械性能不足的缺點。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法，

本發明的技術方案為：一種用于提高機械強度的高溫超導線材制備方法，所述方法制成的機械強度加強型高溫超導線材包括Bi-2212超導線及同軸螺旋包繞在Bi-2212超導線外的預成型鋁青銅包帶，包括以下步驟：

步驟(a)、預包繞成型步驟，用于制備緊密螺旋包繞的預成型鋁青銅包帶；其中，鋁青銅包帶預先螺旋包繞在不銹鋼絲上，所述不銹鋼絲直徑小于Bi-2212超導線直徑；

步驟(b)、退火步驟，用于消除預成型鋁青銅包帶在螺旋繞制過程中產生的應力和張力；

步驟(c)、制備步驟，用于制備含預成型鋁青銅包帶的Bi-2212超導線；

步驟(d)、熱處理成相步驟，用于制備具有超導性能的高強度Bi-2212超導線。

進一步的，所述的預包繞成型步驟中鋁青銅包帶厚度0.05mm～0.2mm，寬度1mm～4mm。

進一步的，所述的步驟(a)的預包繞成型步驟中，先將鋁青銅包帶起始端與不銹鋼絲焊接，另一端帶張力包繞，確保鋁青銅包帶緊密貼合在不銹鋼絲外表面，包繞完成后將鋁青銅包帶末端與不銹鋼絲焊接。

進一步的，所述步驟(b)的退火步驟要求預包繞成型后的鋁青銅包帶進行真空去應力退火處理，退火溫度400℃～700℃。