專利名稱：一種在超導(dǎo)塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用單軸模壓裝置成型高溫超導(dǎo)塊材時減小摩擦力的ー種方法。背景材料自從1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性以來，在世界范圍內(nèi)掀起了高溫超導(dǎo)研究熱潮。至IJ目前為止，對高溫超導(dǎo)的材料領(lǐng)域和強(qiáng)電弱電應(yīng)用領(lǐng)域都進(jìn)行了廣泛細(xì)致的研究。對于高溫超導(dǎo)塊材來說，有兩個基本的特性即超導(dǎo)磁懸浮力和俘獲磁場。塊材的磁浮特性可以用于制作超導(dǎo)無接觸輸運系統(tǒng)，磁浮軸承，飛輪儲能系統(tǒng)等?；诟叻@磁通的特性，可以制作高溫超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)電機(jī)等。因此，制備高性能的超導(dǎo)材料是關(guān)鍵。利用熔融織構(gòu)生長技術(shù)可以制備大尺寸高性能的超導(dǎo)塊材，但是要想獲得實用的超導(dǎo)材料，必須進(jìn)ー步提高高溫超導(dǎo)塊材的臨界電流密度和單疇尺寸以及塊材的機(jī)械強(qiáng)度。為此，采用結(jié)合頂部籽晶技術(shù)的熔融織構(gòu)生長エ藝制備大尺寸高性能的單疇超導(dǎo)塊材成為近年來超導(dǎo)塊材研究的熱 點。然而，對于大尺寸(直徑大于30_)的超導(dǎo)樣品，前驅(qū)物成型是超導(dǎo)塊材制備過程中的ー個重要環(huán)節(jié)。通常采用的成型方式為單軸模壓與/或冷等靜壓。當(dāng)采用粒度較細(xì)的粉體用單軸模壓成型時，在壓制好的前驅(qū)物塊體中，容易形成微裂紋，這種缺陷在燒結(jié)后仍舊保留在塊體中，嚴(yán)重影響了超導(dǎo)塊體的機(jī)械、電學(xué)和磁學(xué)性能。因此，研究超導(dǎo)前驅(qū)物粉體的成型エ藝至關(guān)重要。目前，對于直徑大于30_的超導(dǎo)塊材，單軸模壓后前驅(qū)物塊體產(chǎn)生較多的裂紋，而且密度較小，所以一般采用冷等靜壓方式成型。但即使采用冷等靜壓技木，也首先要用單軸模壓裝置對超導(dǎo)粉體進(jìn)行預(yù)成型，因此，如何避免單軸模壓后前驅(qū)物塊體中的的裂紋就至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提出一種在超導(dǎo)前驅(qū)粉體進(jìn)行單軸模壓成型之前，對模具的內(nèi)壁進(jìn)行潤滑的方法，以減小模壓過程中超導(dǎo)前驅(qū)物塊體與模具之間的摩擦力，抑制在最終成型的超導(dǎo)塊體中產(chǎn)生裂紋。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案—種在超導(dǎo)塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法，該方法包括使用直徑35 70mm、高80 IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先在模具內(nèi)側(cè)壁上涂覆ー層脫模劑，該脫模劑選自三こ醇胺、丙ニ醇或有機(jī)硅油；然后把80 300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中；再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ為20 45T。如上所述的方法，其中，該脫模劑的用量優(yōu)選為O. 5 2. 5mg/cm2。如上所述的方法，該方法包括使用直徑35mm、高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約IOOmg三こ醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把80g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ為20 25T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑57mm、高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約160mg三こ醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ為30 35T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑70mm、高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約200mg三こ醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ為40 45T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑57mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約300mg三こ醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ為30 35T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑70mm，高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約450mg三こ醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ為40 45T。本發(fā)明的有益效果在于，該方法通過在單軸模壓的模具中先形成一層潤滑膜，然后把超導(dǎo)粉體裝入模具中，再進(jìn)行單軸模壓，以減小模壓過程中超導(dǎo)前驅(qū)物塊體與模具之 間的摩擦力，抑制在最終成型的超導(dǎo)塊體中產(chǎn)生裂紋。在本發(fā)明中，在模具內(nèi)側(cè)壁涂覆ー層脫模劑，其目的是在模具和模件間形成ー層惰性且具有潤滑作用的涂層，使模件能夠方便地從模具中脫出。為此，本發(fā)明在脫模劑的選擇上，綜合考慮摩擦副的運動情況、材料表面粗糙度、工作環(huán)境和工作條件，以及脫模劑的性能等多種因素。一方面要避免脫模劑對超導(dǎo)粉體產(chǎn)生影響，能在600°C以下即可揮發(fā)且不與超導(dǎo)粉體發(fā)生反應(yīng)；另一方面，要求脫模劑在模具內(nèi)表面易于形成均勻的薄層(成膜性好)，且能防止金屬表面氧化。試驗結(jié)果表明，對模具進(jìn)行潤滑有利于對超導(dǎo)塊體的成型，尤其在壓制大尺寸的超導(dǎo)塊體時效果更顯著。
具體實施例方式實施例I將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt % Pt,經(jīng)高速振擺球磨混合均勻,稱量80g上述超導(dǎo)粉體；使用直徑35mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約lOOmg，然后把超導(dǎo)粉體裝入相應(yīng)的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，采用20T、25T、30T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加30Τ壓カ的超導(dǎo)塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導(dǎo)塊體正常成型。實施例2將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量200g上述超導(dǎo)粉體；使用直徑57mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約160mg，然后把超導(dǎo)粉體裝入相應(yīng)的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，采用30T、35T、40T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加40Τ壓カ的超導(dǎo)塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導(dǎo)塊體正常成型。
實施例3將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量300g上述超導(dǎo)粉體；使用直徑70mm，高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約200mg，然后把超導(dǎo)粉體裝入相應(yīng)的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，采用40T、45T、50T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加50Τ壓カ的超導(dǎo)塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導(dǎo)塊體正常成型。
實施例4將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量200g上述超導(dǎo)粉體；使用直徑57mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約300mg，然后把超導(dǎo)粉體裝入相應(yīng)的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，采用30T、35T、40T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加40Τ壓カ的超導(dǎo)塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導(dǎo)塊體正常成型。實施例5將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量300g上述超導(dǎo)粉體；使用直徑70mm，高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約450mg，然后把超導(dǎo)粉體裝入相應(yīng)的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，采用40T、45T、50T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加50Τ壓カ的超導(dǎo)塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導(dǎo)塊體正常成型。對比例I將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt,經(jīng)高速振擺球磨混合均勻；使用直徑35mm,高80mm的圓柱形模具，用天平稱量80g上述超導(dǎo)粉體裝入上述模具中，采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，采用10T、15T、20T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)成型壓カ大于15Τ時，超導(dǎo)塊體很容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。對于上述模具，如果在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約lOOmg，然后把超導(dǎo)粉體裝入相應(yīng)的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓カ分別為20、25、30T。對成型后的超導(dǎo)塊體進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加30T壓カ的超導(dǎo)塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導(dǎo)塊體正常成型。
從以上結(jié)果來看，顯然對模具進(jìn)行潤滑以后，可以大大減小單軸模壓過程中超導(dǎo) 塊體與模具內(nèi)壁之間的摩擦力，對超導(dǎo)塊體的成型十分有利。尤其在壓制大尺寸的超導(dǎo)塊體時效果更顯著。
權(quán)利要求
1.一種在超導(dǎo)塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法，其特征在于，該方法包括使用直徑35 70mm、高80 IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先在模具內(nèi)側(cè)壁上涂覆一層脫模劑，該脫模劑選自三乙醇胺、丙二醇或有機(jī)硅油；然后把80 300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中；再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為20 45T。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述脫模劑的用量為0.5 2. 5mg/cm2。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑35mm、高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約IOOmg三乙醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把80g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為20 25T。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑57_、高80_的圓柱形模具，在裝料之前，先用約160mg三乙醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為30 35T。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑70mm、高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約200mg三乙醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為40 45T。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑57mm,高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約300mg三乙醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為30 35T。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑70mm,高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約450mg三乙醇胺涂覆模具內(nèi)側(cè)壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為40 45T。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在超導(dǎo)塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法，該方法包括使用直徑35～70mm、高80～100mm的圓柱形模具，在裝料之前，先在模具內(nèi)側(cè)壁上涂覆一層脫模劑，然后把80～300g超導(dǎo)粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進(jìn)行壓制成型，壓力為20～45T。該方法通過在單軸模壓的模具中先形成一層潤滑膜，再進(jìn)行單軸模壓，以減小模壓過程中超導(dǎo)前驅(qū)物塊體與模具之間的摩擦力，抑制在最終成型的超導(dǎo)塊體中產(chǎn)生裂紋。
文檔編號C04B35/50GK102672800SQ201110061659
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者焦玉磊 申請人:北京有色金屬研究總院