專(zhuān)利名稱(chēng)：釔-鋇-銅-氧系超導(dǎo)帶材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在液氮溫區(qū)工作的Y-Ba-Cu-O系超導(dǎo)帶材的制造方法。
自本世紀(jì)初開(kāi)始研制低溫下工作的超導(dǎo)體以來(lái)，在液氦溫區(qū)工作的某些超導(dǎo)材料已進(jìn)入實(shí)用階段，目前，正在研制更具有實(shí)用價(jià)值的在液氮溫區(qū)工作的超導(dǎo)材料，并取得了一定的進(jìn)展，為了使這種材料適應(yīng)使用需要，同時(shí)也開(kāi)展了這種超導(dǎo)材料成材的制造方法的研制工作。日本東芝綜合研究所與日本昭和電線公司合作研制出Y-Ba-Cu-O超導(dǎo)材料，其方法是將Y-Ba-Cu-O粉末燒結(jié)成超導(dǎo)體，再制成超導(dǎo)粉末，裝入銅合金管中進(jìn)行軋制，之后再熱處理，即可得到Y(jié)-Ba-Cu-O超導(dǎo)帶材。所制成的成品尺寸為厚度0.1毫米，寬度5毫米，起始轉(zhuǎn)變溫度93.5K，零電阻溫度87K。這種制造方法雖然能得到具有超導(dǎo)性能的帶材，但有如下缺點(diǎn)，即該生產(chǎn)是先將無(wú)超導(dǎo)性的Y-Ba-Cu-O粉末燒結(jié)成超導(dǎo)材料，然后再破碎成粉，增加了破碎工序和設(shè)備;
本發(fā)明的目的是要簡(jiǎn)化超導(dǎo)帶材的制造方法，先對(duì)無(wú)超導(dǎo)性的Y-Ba-Cu-O的粉末放在基體上軋制，再進(jìn)行燒結(jié)，省去碎破工序和設(shè)備;
本發(fā)明的又一目的是要找出提高Y-Ba-Cu-O超導(dǎo)帶材的Tc和Jc的方法。
本發(fā)明是將Y-Ba-Cu-O的予燒結(jié)粉末均勻地放在基體上，基體是鎳或鎳合金或不銹鋼管，管子是沿管子縱向開(kāi)口的。將裝好粉末的基體在空氣氣氛下加熱至700-850℃，經(jīng)5～20分鐘，在600～850℃下進(jìn)行多道次軋制，道次加工率為2～10%，軋完后形成予燒結(jié)粉坯帶，在空氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900～1000℃，保溫2～10小時(shí)，隨爐冷卻，得到Y(jié)-Ba-Cu-O超導(dǎo)帶材。
為了提高上述方法制成的Y-Ba-Cu-O超導(dǎo)帶材的Tc和Jc，利用金屬氧化物的高溫可塑性，通過(guò)壓力加工提高超導(dǎo)帶材的密度，消除微細(xì)裂紋和空隙，再通過(guò)熱處理恢復(fù)高溫超導(dǎo)相的超導(dǎo)性能，工藝過(guò)程如下首先將有一定超導(dǎo)性能的超導(dǎo)帶材在空氣氣氛下加熱到700-850℃，保溫2-10分鐘，然后在500-850℃溫度下軋制，終軋溫度不低于300℃，軋后的超導(dǎo)帶材在空氣氣氛下熱處理，熱處理溫度為800-900℃，保溫0.5-8小時(shí)，隨爐冷卻。由于采用了此工藝，可以使原來(lái)零電阻低于77K的超導(dǎo)帶材提高到77K以上，進(jìn)入液氮溫區(qū)工作，并提高了臨界電流密度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.由于采用了先軋制Y-Ba-Cu-O予燒結(jié)粉的工藝(1)省去了破碎燒結(jié)粉的工序和設(shè)備;
(2)與先燒結(jié)后軋制的工藝比較，予燒結(jié)粉更容易軋制變形;
(3)采用600-850℃下熱軋，使予燒結(jié)粉與基體結(jié)合牢固。
2.由于采用了對(duì)已具備超導(dǎo)性能的Y-Ba-Cu-O超導(dǎo)帶材進(jìn)一步加工處理的工藝(1)消除了超導(dǎo)帶材上的微細(xì)裂紋和孔隙，提高了致密度;
(2)改善了超導(dǎo)帶材的機(jī)械性能，提高了帶材韌性，在彎曲變形條件下不降低超導(dǎo)性能;
(3)熱軋后的熱處理可以消除超導(dǎo)帶材的基體的加工硬化，提高基體的室溫塑性，改善了超導(dǎo)帶材的整體柔性;
(4)提高了超導(dǎo)帶材的Tc和Jc。
以下為非限定性實(shí)施例實(shí)施例一將Y-Ba2-Cu3-O9-x予燒結(jié)粉破碎，使粉末粒度小于100目，裝入縱向開(kāi)口的鎳或鎳合金或不銹鋼管子中，將裝好粉末的管子加熱至600-900℃，2-20分鐘，進(jìn)行熱軋，第一道次加工率大于10%，以后逐漸降低加工率，終軋溫度不低于300℃。將軋制后的帶在空氣氣氛下加熱到960℃后進(jìn)行8小時(shí)燒結(jié)，然后隨爐冷卻，得到Y(jié)-Ba2-Cu3-O9-x超導(dǎo)帶材，其起始轉(zhuǎn)變溫度為95-88K，零電阻溫度77-86K，臨界電流密度為～20安培/公分2。
實(shí)施例二本實(shí)施例采用起始轉(zhuǎn)變溫度為80-95K，零電阻溫度70-85K的Y-Ba2-Cu3-O9-x的超導(dǎo)帶材。
在空氣氣氛下加熱至700-850℃，保溫5-20分鐘，然后熱軋，軋制溫度820-830℃，加工率為5-10%，軋完冷卻后再加熱至850℃，在空氣下熱處理10小時(shí)，隨爐冷卻，所得超導(dǎo)性能見(jiàn)下表(表1、2)。
表1.零電阻溫度在70-85K的超導(dǎo)帶材處理前后的Tc變化處理前超導(dǎo)帶材轉(zhuǎn)變溫度處理后超導(dǎo)帶材轉(zhuǎn)變溫度零電阻材料編號(hào)零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度溫度增加TcTcTcTcK175.59079.48942749077.9914376.19378.7912.6468.88874.390.45.55829186.3914.36779582.191.85774.6928391.78.7877958292.25表2.零電阻溫度在70-85K的超導(dǎo)帶材處理前后的Jc變化處理前超導(dǎo)帶材處理后超導(dǎo)帶材臨界電流增加材料編號(hào)臨界電流臨界電流mAmAmA1125650525225037712731446204764144250106實(shí)施例三本實(shí)施例采用起始轉(zhuǎn)變溫度為80-85K，零電阻溫度為50-70K的Y-Ba2-Cu3-O9-x的超導(dǎo)帶材，其提高Tc的工藝過(guò)程同實(shí)施例二，處理后超導(dǎo)帶材性能見(jiàn)表3。
表3.零電阻溫度在50-70K的超導(dǎo)帶材處理前后的Tc變化處理前超導(dǎo)帶材轉(zhuǎn)變溫度處理后超導(dǎo)帶材轉(zhuǎn)變溫度零電阻材料編號(hào)零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度溫度增加TcTcTcTcK156816680.9102598266.781.77.735980668274598068889實(shí)施例四將實(shí)施例二中的Y-Ba2-Cu3-O9-x超導(dǎo)帶材按照實(shí)施例二、三的工藝過(guò)程處理后，其零電阻溫度為82K，臨界電流為88mA。將上述處理后的超導(dǎo)帶材進(jìn)行彎曲，彎曲成φ60毫米的圓環(huán)，在液氮溫度下測(cè)試其零電阻溫度和臨界電流，性能不變。
權(quán)利要求
1.一種Y-Ba-Cu-O系超導(dǎo)帶材的制造方法，包括燒結(jié)工序和將Y-Ba-Cu-O粉末與基體熱軋結(jié)合在一起的工序，其特征是①將無(wú)超導(dǎo)性的Y-Ba-Cu-O粉末放在基體上，在空氣氣氛下加熱至700-850℃，保溫5-20分鐘，在600-850℃下進(jìn)行熱軋，道次加工率為2-10%；②將熱軋后的帶材在空氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900-1000℃，保溫2-10小時(shí)，隨爐冷卻；③所說(shuō)的基體是縱向開(kāi)口的鎳管、鎳合金管、不銹鋼管中的任一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的Y-Ba-Cu-O系超導(dǎo)帶材的制造方法，其特征是①將已具有超導(dǎo)性能的帶材在空氣氣氛下加熱到700-850℃，保溫2-10分鐘，在300-850℃下熱軋;②將軋后的超導(dǎo)帶材在空氣氣氛下進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為800-900℃，保溫0.5-8小時(shí)，隨爐冷卻。
全文摘要
本發(fā)明為Y-Ba-Cu-O系超導(dǎo)帶材的制造方法，用于制造在液氮溫區(qū)下工作的Y-Ba-Cu-O系超導(dǎo)帶材。本方法采用先將Y-Ba-Cu-O預(yù)燒結(jié)粉末與基體(鎳或鎳合金或不銹鋼管)通過(guò)熱軋結(jié)合在一起再進(jìn)行燒結(jié)的工藝，與先將預(yù)燒結(jié)粉末燒結(jié)再破碎、軋制的已有工藝比較，省去了破碎工序和相應(yīng)設(shè)備；同時(shí)還可采用再加工的方法消除超導(dǎo)帶材上的微細(xì)裂紋和孔隙，提高已具有超導(dǎo)性能的超導(dǎo)帶材的零電阻溫度和臨界電流密度。
文檔編號(hào)H01B12/06GK1033542SQ8710117
公開(kāi)日1989年6月28日 申請(qǐng)日期1987年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月17日
發(fā)明者趙昌森 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院