專利名稱：膨脹法長(zhǎng)帶材連續(xù)均勻加壓裝置及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及長(zhǎng)帶材的連續(xù)均勻加壓工藝自從1987年日本科學(xué)家H.Maeda發(fā)現(xiàn)Bi-Sr-Ca-Cu-O系高溫超導(dǎo)材料以來，各國學(xué)者在競(jìng)相研究其超導(dǎo)機(jī)理和超導(dǎo)電性的同時(shí)，也在致力于超導(dǎo)體的實(shí)用化研究。高溫超導(dǎo)材料最主要的實(shí)用化目標(biāo)是將其制備成具有高載流能力的帶材或線材，用以傳輸電能，或用帶(線)材繞制成線圈、螺線管等，以產(chǎn)生一定的電磁場(chǎng)，因此它可以作為超導(dǎo)電纜和液氮溫區(qū)(77K)的磁體選用材料。而且在10T，4.2K下鉍系線材的臨界電流密度Jc已大于傳統(tǒng)超導(dǎo)體NbTi的Jc值，在16T也超過了Nb3Sn的Jc值。因此其應(yīng)用前景十分樂觀。
在制備鉍系帶(線)材的眾多工藝中，“管中裝粉”的方法已經(jīng)被證明為最佳工藝。即將超導(dǎo)細(xì)粉裝入銀管中，經(jīng)逐道拉拔成細(xì)線，再扎制成薄帶(通常0.10-0.20mm厚，2-3mm寬)，最后進(jìn)行燒結(jié)處理，成為超導(dǎo)帶(線)材。
1989年，日本學(xué)者Asano T.首先報(bào)道了單軸壓制能使Bi系超導(dǎo)體材料(Φ20)的小圓片)的臨界電流密度Jc有很大提高(日本應(yīng)用物理雜志，1989年27卷，第1652頁)。之后，Yamamda等人又將單軸壓制工藝應(yīng)用于Bi系帶材的加工上。他將軋制得到的帶材短樣(10-50mm長(zhǎng))進(jìn)行單軸壓制其壓強(qiáng)為100-200Kg/mm2，發(fā)現(xiàn)壓制后帶材的臨界電流密度Jc提高很大，如未壓制樣品的Jc為3000A/cm2，經(jīng)第一次壓制后達(dá)到15000A/cm2，經(jīng)第二次壓制后為23600A/cm2(日本應(yīng)用物理雜志，1990年，第29卷3期，第456-458頁)。隨后各國研究人員已經(jīng)多次證實(shí)了壓制能提高Bi系帶材Jc的結(jié)論。由此可見加壓工藝對(duì)帶材的性能起了重要的作用。
但是，短帶樣品的加壓雖然容易，長(zhǎng)帶(幾百至幾千mm)的單軸壓制就很困難，即使做成了相應(yīng)的長(zhǎng)模具，帶材在長(zhǎng)度方向上受壓也不會(huì)均勻。分段壓制法壓制長(zhǎng)1.5米的鉍系超導(dǎo)帶材，結(jié)果Jc提高不大，主要原因是受壓制各段之間存在“接頭”，影響了長(zhǎng)度方向的均勻性。
本發(fā)明的目的在于提供一種長(zhǎng)帶線材的連續(xù)均勻加壓工藝。
本發(fā)明是利用兩種材料的熱膨脹系數(shù)之差而產(chǎn)生的壓力來實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)帶材的連續(xù)均勻加壓的。
本發(fā)明提供的一種用膨脹法給長(zhǎng)帶材連續(xù)均勻加壓的裝置，如

圖1，其特征在于裝置基本上由芯軸1和套筒2兩部分組成，套筒2內(nèi)徑與軸1外徑之間預(yù)留一定間隙，軸1和套筒2分別使用兩種材料，或?yàn)榈团蛎浵禂?shù)材料如ZL201,GH2132等，或?yàn)楦吲蛎浵禂?shù)材料，如Al2O3，因瓦合金等。
膨脹法的工藝步驟如下a)將待壓帶材繞在用低膨脹系數(shù)(或高膨脹系數(shù))的材料制成的芯軸上b)將纏繞后的軸裝入用高膨脹系數(shù)(或低膨脹系數(shù))的材料制成的套筒內(nèi)；c)將裝配后的組件冷卻(或加熱)至一定溫度；d)恢復(fù)初始溫度，將芯軸取出，長(zhǎng)帶與模具分離。
下面通過實(shí)施例詳細(xì)敘述本發(fā)明附圖1膨脹法長(zhǎng)帶壓制裝置的原理圖實(shí)施例1用該工藝壓制厚0.15mm，長(zhǎng)1200mm的鉍系2223相超導(dǎo)帶材，壓制前Jc為1900A/cm2，經(jīng)一次壓制后Jc達(dá)到8500A/cm2，經(jīng)二次壓制后達(dá)11500A/cm2工藝條件室溫裝配，冷卻至77K，保持10分鐘；
實(shí)施例2用該工藝制備Al2O3薄帶(銀包帶厚0.1mm，Al2O3層厚30μm)使用膨脹法△T=200℃，使Al2O3的密度從原來的52%理論密度上升為56%理論密度；從而使Al2O3薄帶有更高的密度，熔去Ag套后具有更好的韌性和強(qiáng)度。
實(shí)施例3將該工藝用于兩種不同金屬薄帶的壓力擴(kuò)散焊上；將0.05-0.10mm厚，5mm寬，長(zhǎng)2米的鋁帶(含A1＞99.3%)和相應(yīng)尺寸的無氧銅帶疊繞后加壓；工藝參數(shù)室溫裝配，升溫至400℃，保持20分鐘，真空度為10-3托，使用常規(guī)壓力擴(kuò)散焊焊接這兩種金屬的短帶，所測(cè)接頭的抗拉強(qiáng)度為10.0Kg/mm2，使用新工藝后，由于帶材很薄，所以無法測(cè)其接頭的抗拉強(qiáng)度，但掃描電鏡觀察其接頭至密，接頭微觀質(zhì)量達(dá)到常規(guī)壓力擴(kuò)散焊的水平，更有意義的是解決了長(zhǎng)期以來金屬薄長(zhǎng)帶材無法進(jìn)行壓力擴(kuò)散焊的問題。
該工藝結(jié)束了長(zhǎng)帶的分段式壓制工藝可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)長(zhǎng)帶的連續(xù)均勻壓制，不僅提高了加壓質(zhì)量，而且提高了加壓效率，是長(zhǎng)帶連續(xù)壓制工藝的實(shí)質(zhì)性突破，其原理簡(jiǎn)明，操作方便。
權(quán)利要求
1.一種用膨脹法給長(zhǎng)帶材連續(xù)均勻加壓的裝置，其特征在于裝置基本上由芯軸(1)和套筒(2)兩部分組成，套筒(2)內(nèi)徑與芯軸(1)外徑之間預(yù)留一定間隙，芯軸(1)和套筒(2)分別使用兩種材料，或?yàn)榈团蛎浵档牟牧先鏩L201，GH2132等，或?yàn)楦吲蛎浵禂?shù)材料，如Al2O3，因瓦合金等；
2.一種膨脹法給長(zhǎng)帶材連續(xù)均勻加壓的工藝其特征在于工藝步驟如下a)將待壓帶材繞在用低膨脹系數(shù)(或高膨脹系數(shù))的材料制成的芯軸上；b)將纏繞后的軸裝入用高膨脹系數(shù)(或低膨脹系數(shù))的材料制成的套筒內(nèi)；c)將裝配后的組件冷卻(或加熱)至一定溫度；d)恢復(fù)初始溫度，將芯軸取出，長(zhǎng)帶與模具分離。
全文摘要
一種用膨脹法給長(zhǎng)帶材連續(xù)均勻加壓的裝置，其特征在于，裝置基本上由芯軸和套筒兩部分組成，套筒與芯軸分別使用兩種材料，或?yàn)榈团蛎浵禂?shù)材料，或?yàn)楦吲蛎浵禂?shù)材料，本發(fā)明利用材料膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)帶的連續(xù)加壓，原理簡(jiǎn)明，操作方便。
文檔編號(hào)B21C23/08GK1109820SQ9411008
公開日1995年10月11日 申請(qǐng)日期1994年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月27日
發(fā)明者姚奇舟, 姜明, 王文斌, 黃建國, 喬桂文 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院金屬研究所