專利名稱：一種7芯MgB₂超導線材的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于超導材料加工工程技術領域，具體涉及一種7芯MgB2超導線材的制備方法。
背景技術：
MgB2超導材料由于其臨界溫度高(Tc=39K)、相干長度大、不存在晶界弱連接等優(yōu)點，其線帶材的制備一直是國內(nèi)外各科研小組的研究重點，而包套材料的選擇對于制備高性能的線帶材是必須解決的問題，包套材料必須能夠承受一定的強度和可彎曲度，而且具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和低廉的成本，同時，需要避免與原始粉末發(fā)生化學反應，以保證獲得高臨界電流密度。最初人們研究了采用單一包套材料的MgB2超導線帶材，研究結果表明以Cu為包套材料的話，雖然Cu具有良好的導熱性和足夠高的強度，但是Cu很容易與Mg反應生成Mg2Cu,大量的Cu滲透到1%82超導芯內(nèi)，降低了超導線材的性能。在單一包套研究的基礎上，人們考慮采用具有多種功能層的復合體來制備MgB2超導線帶材，功能層包括起分流穩(wěn)定化作用的穩(wěn)定層、起化學阻隔作用的阻隔層和起芯絲致密化作用的外包套材料，研究結果顯示穩(wěn)定層一般選用無氧銅，而阻隔層材料一般選用Nb、Ta和Ti，外包套材料則多選用Fe、不銹鋼、Monel和CuNi合金，隨著外包套材料的強度升高，生成的MgB2超導芯的致密度有一定的增加。目前,在多芯1@132線帶材制備方面，國際上主流制備技術包括以美國Hyper Tech.公司為代表的連續(xù)填充成型技術，即CTFF (Continuous Tube Forming Filling)技術，以意大利Columbus Superconductor公司和中國西北有色金屬研究院為代表的粉末套管法技術，即PIT (Powder In Tube)技術。CTFF工藝需要昂貴的設備為基礎，而PIT工藝制備的線材長度較短，且粉體均勻度不易控制，同時裝管過程中人為因素影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品制造成本低的7芯MgB2超導線材的制備方法。該方法避免了人為原因造成的裝管不均勻現(xiàn)象，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生產(chǎn)效率；采用中心銅鈮復合棒增強的結構，很大程度上抑制了缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展，同時有利于提高芯絲的致密化程度，有效強化MgB2晶粒的連接性，從而提高7芯線材的臨界電流密度；外層包套材料選用Cu-Ni合金管，不但可以保證多芯線材具有優(yōu)良的導電性能和導熱性能，同時由于其強度較高可以改善粉體的流動性，并且使得線材的機械強度增加，進一步促進了實用化線材的應用。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:步驟一、將鎂粉、無定形硼粉和納米級SiC粉末按照Mg: B: SiC=1: (2-x): x的原子比進行配料，其中SiC的原子數(shù)以Si和C的原子數(shù)之和計量，研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末；所述X的取值為0.04 0.08 ;步驟二、在卷管機的左右兩側壓輥中間設置定芯管，并將定芯管上端安裝于料斗的出料口下方，將寬30mm 40mm,厚Imm 2mm的銀帶送入卷管機中卷制成銀管，當銀管的下端面低于定芯管下端面時將鈮管下端封堵，然后向料斗中裝入步驟一中所述前驅(qū)粉末，前驅(qū)粉末通過定芯管流入鈮管中，控制位于鈮管左、右兩側的振動錘敲擊鈮管使流入鈮管中的前驅(qū)粉末均勻分布于鈮管中，再將裝有前驅(qū)粉末的鈮管送入孔型軋機中進行連續(xù)孔型軋制，得到線材;步驟三、對步驟二中所述線材依次進行定尺、截斷和酸洗，然后在酸洗后的線材外包覆外徑為12mm 16mm,壁厚為1.5mm 2.0mm的無氧銅管,得到一次復合體；步驟四、對步驟三中所述一次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到直徑為5mm 8mm的單芯線材，對所述單芯線材依次進行定尺、截斷和酸洗；所述拉拔的道次加工率為10% 12% ；步驟五、將一根Cu-Nb復合棒與六根步驟四中經(jīng)酸洗后的單芯線材置于外徑為20mm 30mm,壁厚為2mm 3mm的Cu-Ni合金管中進行組裝,得到二次復合體，對所述二次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到I芯線材；所述組裝過程中Cu-Nb復合棒置于Cu-Ni合金管中心，酸洗后的單芯線材沿圓周方向圍繞Cu-Nb復合棒排列成圓環(huán)狀結構裝入Cu-Ni合金管中；所述Cu-Ni合金管中Cu的質(zhì)量百分含量為90% 95%，余量為Ni ；步驟六、將步驟五中所述7芯線材兩端密封保護后盤圓，置于不銹鋼板上，然后一同置于退火爐中，先向退火爐中通入氬氣2h 4h，然后在保持氬氣通入速率不變的條件下加熱退火爐，對盤圓的7芯線材進行成相熱處理，自然冷卻后得到7芯MgB2超導線材；所述IS氣的通入速率為2L/min 5L/min ;所述加熱的升溫速率為10°C /min 20°C /min ;所述成相熱處理溫度為650°C 750°C，保溫時間為30min 120min。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，步驟二中所述振動錘的敲擊頻率為40次 /min 80 次 /min。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，步驟二中所述連續(xù)孔型軋制的道次加工率為8% 12%。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，步驟二中所述卷管機與振動錘之間設置有用于對多個鈮管進行焊接的壓輥式焊接機。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法,步驟五中所述拉拔的起始4 5個道次采用15% 20%的道次加工率，其余道次采用10% 15%的道次加工率。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，步驟五中所述Cu-Nb復合棒由作為外層材料的無氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為I: 0.9 1.1。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，步驟五中所述組裝前對Cu-Nb復合棒進行真空退火處理，退火溫度為680°C 740°C，退火時間為40min 80min。上述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，步驟五中所述7芯線材的直徑為1.2mm 1.6mmo本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明的制備方法避免了人為原因造成的裝管不均勻現(xiàn)象，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生
產(chǎn)效率。2、本發(fā)明采用中心銅鈮復合棒增強的結構，很大程度上抑制了缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展，同時有利于提高芯絲的致密化程度，有效強化MgB2晶粒的連接性，從而提高7芯線材的臨界電流密度。3、本發(fā)明的外層包套材料選用Cu-Ni合金管，不但可以保證多芯線材具有優(yōu)良的導電性能和導熱性能，同時由于其強度較高可以改善粉體的流動性，并且使得線材的機械強度增加，進一步促進了實用化線材的應用。4、本發(fā)明的制備方法生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品制造成本低。由于鈮帶縱包焊接，在一條生產(chǎn)線上可實現(xiàn)連續(xù)軋制，使得本產(chǎn)品生產(chǎn)周期較短。下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明步驟二中線材制備采用的裝置的結構示意圖。附圖標記說明:I一銀帶；2—銀管；3—卷管機；4一壓棍；5—定芯管；6—料斗；7一孔型軋機；8—振動錘；9一壓棍式焊接機。
具體實施例方式對本發(fā)明步驟二中線材制備采用的裝置進行描述:本發(fā)明步驟二中所述線材制備采用的裝置如圖1所示，該裝置包括料斗6，用于將鈮帶I卷制成鈮管2的卷管機3，和用于對裝有前驅(qū)粉末的鈮管2進行連續(xù)孔型軋制的孔型軋機7，所述卷管機3的左右兩側壓輥4中間設置有用于向鈮管2中裝入前驅(qū)粉末的定芯管5，所述定芯管5的上端安裝于料斗6的出料口下方，所述卷管機3與孔型軋機7之間設置有用于對鈮管2進行敲擊的振動錘8，所述卷管機3與振動錘8之間設置有用于對多個鈮管2進行焊接的壓輥式焊接機9。本發(fā)明的制備方法通過實施例1至實施例4進行描述:實施例1步驟一、將-500目鎂粉(質(zhì)量純度99.8%)、無定形硼粉(質(zhì)量純度不小于99%)和納米級SiC粉末(質(zhì)量純度99%)按照Mg: B: SiC=I: 1.96: 0.04的原子比進行配料，其中SiC的原子數(shù)以Si和C的原子數(shù)之和計量，研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末；步驟二、在卷管機3的左右兩側壓輥4中間設置定芯管5，并將定芯管5上端安裝于料斗6的出料口下方，將寬30mm，厚Imm的鈮帶1(質(zhì)量純度不小于99%)送入卷管機3中卷制成鈮管2， 當鈮管2的下端面低于定芯管5下端面時將鈮管2下端封堵，然后向料斗6中裝入步驟一中所述前驅(qū)粉末，前驅(qū)粉末通過定芯管5流入鈮管2中，控制位于鈮管2左、右兩側的振動錘8以40次/min的敲擊速率敲擊鈮管2使流入鈮管2中的前驅(qū)粉末均勻分布于鈮管2中，再將裝有前驅(qū)粉末的鈮管2送入孔型軋機7中進行4個道次的連續(xù)孔型軋制，得到線材；所述連續(xù)孔型軋制的道次加工率為8% ；步驟三、對步驟二中所述線材按照2.5m定尺，截斷后酸洗，然后在酸洗后的線材外包覆長2.5m，外徑為12mm，壁厚為1.5mm的無氧銅管(質(zhì)量純度不小于99.9%)，得到一次復合體；步驟四、對步驟三中所述一次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到直徑為5mm的單芯線材，對所述單芯線材按照2m定尺，截斷后酸洗；所述拉拔的道次加工率為10% ；步驟五、對長度為2m，直徑為5mm的Cu-Nb復合棒進行真空退火處理，退火溫度為680°C，退火時間為80min，將一根經(jīng)真空退火處理后的Cu-Nb復合棒與六根步驟四中經(jīng)酸洗后的單芯線材置于長度為2m，外徑為20mm，壁厚為2mm的Cu-Ni合金管中進行組裝，得到二次復合體，對所述二次復合體進行旋鍛和拉拔處理，拉拔的起始5個道次采用15%的道次加工率，其余道次采用10%的道次加工率，得到直徑為1.2mm的7芯線材；所述組裝過程中Cu-Nb復合棒置于Cu-Ni合金管中心，酸洗后的單芯線材沿圓周方向圍繞Cu-Nb復合棒排列成圓環(huán)狀結構裝入Cu-Ni合金管中；所述Cu-Ni合金管中Cu的質(zhì)量百分含量為90%，余量為Ni ;所述Cu-Nb復合棒由作為外層材料的無氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為1: 0.9;步驟六、將步驟五中所述7芯線材兩端密封保護后盤圓，置于不銹鋼板上，然后一同置于退火爐中，先向退火爐中通入氬氣4h，然后在保持氬氣通入速率不變的條件下加熱退火爐，對盤圓的7芯線材進行成相熱處理，自然冷卻后得到7芯MgB2超導線材；所述氬氣的通入速率為2L/min ;所述加熱的升溫速率為10°C /min ;所述成相熱處理溫度為650°C，保溫時間為120min。本實施例的制備方法避免了人為原因造成的裝管不均勻現(xiàn)象，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生產(chǎn)效率，制備的7芯MgB2超導線材在20K，IT時，臨界電流密度Jc達到4.1 X 104A/cm2,機械強度中的Rpa2達到了 114MPa。實施例2步驟一、將-500目鎂粉(質(zhì)量純度99.8%)、無定形硼粉(質(zhì)量純度不小于99%)和納米級SiC粉末(質(zhì)量純度99%)按照Mg: B: SiC=I: 1.92: 0.08的原子比進行配料，其中SiC的原子數(shù)以Si和C的原子數(shù)之和計量，研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末；步驟二、在卷管機3的左右兩側壓輥4中間設置定芯管5，并將定芯管5上端安裝于料斗6的出料口下方，將兩個寬40mm，厚2mm的鈮帶1(質(zhì)量純度不小于99%)依次連續(xù)送入卷管機3中卷制成鈮管2，當鈮管2的下端面低于定芯管5下端面時將鈮管2下端封堵，然后向料斗6中裝入步驟一中所述前驅(qū)粉末，前驅(qū)粉末通過定芯管5流入鈮管2中，控制位于鈮管2左、右兩側的振動錘8以80次/min的敲擊頻率敲擊鈮管2使流入鈮管2中的前驅(qū)粉末均勻分布于鈮管2中，再將裝有前驅(qū)粉末的鈮管2送入孔型軋機7中進行3個道次的連續(xù)孔型軋制，得到線材；所述連續(xù)孔型軋制的道次加工率為12% ;所述卷管機3與振動錘8之間設置有用于對兩個鈮管2進行焊接的壓輥式焊接機9，當兩個鈮管2的相接部分通過壓輥式焊接機9時，對兩個鈮管2進行焊接；步驟三、對步驟二中所述線材按照3m定尺、截斷和酸洗，然后在酸洗后的線材外包覆長度為3m,外徑為15mm,壁厚為2.0mm的無氧銅管,得到一次復合體；
步驟四、對步驟三中所述一次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到直徑為8mm的單芯線材，對所述單芯線材按照2.5m定尺，截斷后酸洗；所述拉拔的道次加工率為12% ；步驟五、對長度為2.5m,直徑為8mm的Cu-Nb復合棒進行真空退火處理，退火溫度為740°C，退火時間為40min，將一根經(jīng)真空退火處理后的Cu-Nb復合棒與六根步驟四中經(jīng)酸洗后的單芯線材置于長度為2.5m,外徑為30mm,壁厚為3mm的Cu-Ni合金管中進行組裝，得到二次復合體，對所述二次復合體進行旋鍛和拉拔處理，拉拔的起始4個道次采用18%的道次加工率，其余道次采用15%的道次加工率，得到直徑為1.6mm的7芯線材；所述組裝過程中Cu-Nb復合棒置于Cu-Ni合金管中心，酸洗后的單芯線材沿圓周方向圍繞Cu-Nb復合棒排列成圓環(huán)狀結構裝入Cu-Ni合金管中；所述Cu-Ni合金管中Cu的質(zhì)量百分含量為95%，余量為Ni ;所述Cu-Nb復合棒由作為外層材料的無氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為1: 1.1 ;步驟六、將步驟五中所述7芯線材兩端密封保護后盤圓，盤圓直徑為60cm，置于不銹鋼板上，然后一同置于退火爐中，先向退火爐中通入氬氣2h，然后在保持氬氣通入速率不變的條件下加熱退火爐，對盤圓的7芯線材進行成相熱處理，自然冷卻后得到7芯MgB2超導線材；所述氬氣的通入速率為5L/min ;所述加熱的升溫速率為20°C /min ;所述成相熱處理溫度為750°C，保溫時間為30min。本實施例的制備方法避免了人為原因造成的裝管不均勻現(xiàn)象，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生產(chǎn)效率，制備的7芯MgB2超導線材在20K，IT時，臨界電流密度Jc達到2.6 X 104A/cm2,機械強度中的Rpa2達到了 68MPa。實施例3步驟一、將-500目鎂粉(質(zhì)量純度99.8%)、無定形硼粉(質(zhì)量純度不小于99%)和納米級SiC粉末(質(zhì)量純度99%)按照Mg: B: SiC=I: 1.94: 0.06的原子比進行配料，其中SiC的原子數(shù)以Si和C的原子數(shù)之和計量，研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末；步驟二、在卷管機3的左右兩側壓輥4中間設置定芯管5，并將定芯管5上端安裝于料斗6的出料口下方，將多個寬35mm，厚1.5mm的鈮帶I (質(zhì)量純度不小于99%)送入卷管機3中卷制成鈮管2，當鈮管2的下端面低于定芯管5下端面時將鈮管2下端封堵，然后向料斗6中裝入步驟一中所述前驅(qū)粉末，前驅(qū)粉末通過定芯管5流入鈮管2中，控制位于鈮管2左、右兩側的振動錘8以60次/min的敲擊頻率敲擊鈮管2使流入鈮管2中的前驅(qū)粉末均勻分布于鈮管2中，再將裝有前驅(qū)粉末的鈮管2送入孔型軋機7中進行4個道次的連續(xù)孔型軋制，得到線材；所述連續(xù)孔型軋制的道次加工率為10% ;所述卷管機3與振動錘8之間設置有用于對多個鈮管2進行焊接的壓輥式焊接機9，當相鄰兩個鈮管2的相接部分通過壓輥式焊接機9時，對相鄰兩個鈮管2進行焊接；步驟三、對步驟二中所述線材按照2m定尺，截斷后酸洗，然后在酸洗后的線材外包覆長度為2m,外徑為13mm,壁厚為1.7mm的無氧銅管(質(zhì)量純度不小于99.9%),得到一次復合體；步驟四、對步驟三中所述一次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到直徑為6.5mm的單芯線材，對所述單芯線材按照3m定尺，截斷后酸洗；所述拉拔的道次加工率為11% ；步驟五、對長度為3m，直徑為6.5mm的Cu-Nb復合棒進行真空退火處理，退火溫度為700°C，退火時間為60min，將一根經(jīng)真空退火處理后的Cu-Nb復合棒與六根步驟四中經(jīng)酸洗后的單芯線材置于長度為3m,外徑為26mm,壁厚為2.5mm的Cu-Ni合金管中進行組裝，得到二次復合體，對所述二次復合體進行旋鍛和拉拔處理，拉拔的起始4個道次采用20%的道次加工率，其余道次采用10%的道次加工率，得到直徑為1.4mm的7芯線材；所述組裝過程中Cu-Nb復合棒置于Cu-Ni合金管中心，酸洗后的單芯線材沿圓周方向圍繞Cu-Nb復合棒排列成圓環(huán)狀結構裝入Cu-Ni合金管中；所述Cu-Ni合金管中Cu的質(zhì)量百分含量為92%，余量為Ni ;所述Cu-Nb復合棒由作為外層材料的無氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為1:1;步驟六、將步驟五中所述7芯線材兩端密封保護后盤圓，盤圓直徑為60cm，置于不銹鋼板上，然后一同置于退火爐中，先向退火爐中通入氬氣3h，然后在保持氬氣通入速率不變的條件下加熱退火爐，對盤圓的7芯線材進行成相熱處理，自然冷卻后得到7芯MgB2超導線材；所述氬氣的通入速率為4L/min ;所述加熱的升溫速率為15°C /min ;所述成相熱處理溫度為700°C，保溫時間為60min。本實施例的制備方法避免了人為原因造成的裝管不均勻現(xiàn)象，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生產(chǎn)效率，制備的7芯MgB2超導線材在20K，IT時，臨界電流密度Jc達到3.5 X 104A/cm2,機械強度中的Rpa2達到了 93MPa。實施例4步驟一、將-500目鎂粉(質(zhì)量純度99.8%)、無定形硼粉(質(zhì)量純度不小于99%)和納米級SiC粉末(質(zhì)量純度99%)按照Mg: B: SiC=I: 1.96: 0.04的原子比進行配料，其中SiC的原子數(shù)以Si和C的原子數(shù)之和計量，研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末；步驟二、在卷管機3的左右兩側壓輥4中間設置定芯管5，并將定芯管5上端安裝于料斗6的出料口下方，將5個寬40mm，厚2mm的鈮帶I (質(zhì)量純度不小于99%)送入卷管機3中卷制成鈮管2，當鈮管2的下端面低于定芯管5下端面時將鈮管2下端封堵，然后向料斗6中裝入步驟一中所述前驅(qū)粉末，前驅(qū)粉末通過定芯管5流入鈮管2中，控制位于鈮管2左、右兩側的振動錘8以60次/min的敲擊頻率敲擊鈮管2使流入鈮管2中的前驅(qū)粉末均勻分布于鈮管2中，再將裝有前驅(qū)粉末的鈮管2送入孔型軋機7中進行3個道次的連續(xù)孔型軋制，得到線材；所述連續(xù)孔型軋制的道次加工率為8% ;所述卷管機3與振動錘8之間設置有用于對5個鈮管2進行焊接的壓輥式焊接機9，當相鄰兩個鈮管2的相接部分通過壓輥式焊接機9時，對相鄰兩個鈮管2進行焊接；步驟三、對步驟二中所述線材按照2m定尺，截斷后酸洗，然后在酸洗后的線材外包覆長度為2m,外徑為16mm,壁厚為2mm的無氧銅管(質(zhì)量純度不小于99.9%),得到一次復合體；步驟四、對步驟三中所述一次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到直徑為8mm的單芯線材，對所述單芯線材按照3m定尺，截斷后酸洗；所述拉拔的道次加工率為10% ；步驟五、對長度為3m，直徑為8mm的Cu-Nb復合棒進行真空退火處理，退火溫度為720°C，退火時間為50min，將一根經(jīng)真空退火處理后的Cu-Nb復合棒與六根步驟四中經(jīng)酸洗后的單芯線材置于長度為3m，外徑為30mm，壁厚為3mm的Cu-Ni合金管中進行組裝，得到二次復合體，對所述二次復合體進行旋鍛和拉拔處理，拉拔的起始5個道次采用15%的道次加工率，其余道次采用12%的道次加工率，得到直徑為1.4mm的7芯線材；所述組裝過程中Cu-Nb復合棒置于Cu-Ni合金管中心，酸洗后的單芯線材沿圓周方向圍繞Cu-Nb復合棒排列成圓環(huán)狀結構裝入Cu-Ni合金管中；所述Cu-Ni合金管中Cu的質(zhì)量百分含量為95%，余量為Ni ;所述Cu-Nb復合棒由作為外層材料的無氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為1:1;步驟六、將步驟五中所述7芯線材兩端密封保護后盤圓，盤圓直徑為60cm，置于不銹鋼板上，然后一同置于退火爐中，先向退火爐中通入氬氣3h，然后在保持氬氣通入速率不變的條件下加熱退火爐，對盤圓的7芯線材進行成相熱處理，自然冷卻后得到7芯MgB2超導線材；所述氬氣的通入速率為4L/min ;所述加熱的升溫速率為15°C /min ;所述成相熱處理溫度為680°C，保溫時間為90min。本實施例的制備方法避免了人為原因造成的裝管不均勻現(xiàn)象，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生產(chǎn)效率，制備的7芯MgB2超導線材在20K，IT時，臨界電流密度Jc達到3.9 X 104A/cm2,機械強度中的Rpa2達到了 104MPa。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、將鎂粉、無定形硼粉和納米級SiC粉末按照Mg: B: SiC=I: (2-x): X的原子比進行配料，其中SiC的原子數(shù)以Si和C的原子數(shù)之和計量，研磨混合均勻后得到前驅(qū)粉末；所述X的取值為0.04 0.08 ; 步驟二、在卷管機(3)的左右兩側壓輥(4)中間設置定芯管(5)，并將定芯管(5)上端安裝于料斗(6)的出料口下方,將寬30mm 40mm,厚Imm 2mm的銀帶(I)送入卷管機(3)中卷制成鈮管(2)，當鈮管(2)的下端面低于定芯管(5)下端面時將鈮管(2)下端封堵，然后向料斗(6)中裝入步驟一中所述前驅(qū)粉末，前驅(qū)粉末通過定芯管(5)流入鈮管(2)中，控制位于鈮管(2)左、右兩側 的振動錘(8)敲擊鈮管(2)使流入鈮管(2)中的前驅(qū)粉末均勻分布于鈮管(2)中，再將裝有前驅(qū)粉末的鈮管(2)送入孔型軋機(7)中進行連續(xù)孔型軋制，得到線材； 步驟三、對步驟二中所述線材依次進行定尺、截斷和酸洗，然后在酸洗后的線材外包覆外徑為12mm 16mm,壁厚為1.5mm 2.0mm的無氧銅管，得到一次復合體； 步驟四、對步驟三中所述一次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到直徑為5mm 8mm的單芯線材，對所述單芯線材依次進行定尺、截斷和酸洗；所述拉拔的道次加工率為10% 12% ； 步驟五、將一根Cu-Nb復合棒與六根步驟四中經(jīng)酸洗后的單芯線材置于外徑為20mm 30mm,壁厚為2mm 3mm的Cu-Ni合金管中進行組裝,得到二次復合體,對所述二次復合體進行旋鍛和拉拔處理，得到I芯線材；所述組裝過程中Cu-Nb復合棒置于Cu-Ni合金管中心，酸洗后的單芯線材沿圓周方向圍繞Cu-Nb復合棒排列成圓環(huán)狀結構裝入Cu-Ni合金管中；所述Cu-Ni合金管中Cu的質(zhì)量百分含量為90% 95%，余量為Ni ； 步驟六、將步驟五中所述7芯線材兩端密封保護后盤圓，置于不銹鋼板上，然后一同置于退火爐中，先向退火爐中通入氬氣2h 4h，然后在保持氬氣通入速率不變的條件下加熱退火爐，對盤圓的7芯線材進行成相熱處理，自然冷卻后得到7芯MgB2超導線材；所述氬氣的通入速率為2L/min 5L/min ;所述加熱的升溫速率為10°C /min 20°C /min ;所述成相熱處理溫度為650°C 750°C，保溫時間為30min 120min。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，步驟二中所述振動錘的敲擊頻率為40次/min 80次/min。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，步驟二中所述連續(xù)孔型軋制的道次加工率為8% 12%。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯1%82超導線材的制備方法，其特征在于，步驟二中所述卷管機(3)與振動錘(8)之間設置有用于對多個鈮管(2)進行焊接的壓輥式焊接機(9)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，步驟五中所述拉拔的起始4 5個道次采用15% 20%的道次加工率，其余道次采用10% 15%的道次加工率。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，步驟五中所述Cu-Nb復合棒由作為外層材料的無氧銅和作為內(nèi)層材料的金屬鈮組成，其中無氧銅和金屬鈮的質(zhì)量比為1: 0.9 1.1。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，步驟五中所述組裝前對Cu-Nb復合棒進行真空退火處理，退火溫度為680°C 740°C，退火時間為40min 80mino
8.根據(jù)權利要求1所述的一種7芯MgB2超導線材的制備方法，其特征在于，步驟五中所述7芯線材的直 徑為1.2mm 1.6mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種7芯MgB2超導線材的制備方法，該方法為一、制備前驅(qū)粉末；二、將鈮帶卷制成鈮管，并向鈮管中裝入前驅(qū)粉末，連續(xù)孔型軋制得到線材；三、包覆無氧銅管，得到一次復合體；四、對一次復合體進行旋鍛拉拔，得到單芯線材；五、將Cu-Nb復合棒與單芯線材置于Cu-Ni合金管中進行組裝，得到二次復合體，旋鍛拉拔得到7芯線材；六、將7芯線材兩端密封保護后盤圓，置于不銹鋼板上，在退火爐中進行成相熱處理，得到7芯MgB2超導線材。本發(fā)明的制備方法避免了人為原因造成的裝管不均勻，裝管過程全自動化機械操作，在保證裝管粉末均勻性的同時更有利于批量化生產(chǎn)，從而大大提高了線材的生產(chǎn)效率。
文檔編號H01B13/00GK103177820SQ20131013237
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權日2013年4月16日
發(fā)明者李成山, 劉國慶, 龐玉春, 張華榮, 紀平, 王慶陽, 熊曉梅, 楊芳, 馮建情, 閆果 申請人:西北有色金屬研究院, 寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司