CN101923922A - 同心圆型结构的铋系高温超导线材或带材及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铋系高温超导线材或带材及制备方法，所述线材或带材是由一层银或银合金、一层铋系高温超导材料相间排列组成的同心圆型线材或带材，其最外层为银或银合金，最内层为铋系高温超导材料。本发明制备的铋系高温超导线材或带材可以显著提高线/带材中银与超导粉的接触面积从而提高带材的电学性能并且易于应用到工业生产。采用本方法可以制备出各向同性的铋系高温超导线材，也可以得到高临界电流密度的铋系高温超导带材。
Description
技术领域
本发明涉及超导材料的制备工艺，特别涉及的是一种同心圆型结构的铋系高温超导线材或带材及制备方法。
背景技术
自从1986年高温超导问世以来，高温超导尤其是铋系超导发展至今已经取得了很大的进展。目前铋系超导带材的制备方法一般采用金属套管法(PIT)。该方法在实际操作中一般采用银或者银合金作为超导导线的基体，将超导粉放在银套管里拉拔、轧制并热处理从而得到可以使用的超导带材。一般来说，此类工艺生产过程中超导芯数越多带材的电学性能越好，这主要是因为超导电流从银和超导粉的界面传输，而芯数越多，银与超导粉接触面积越大从而造成带材的电学性能较好。
除了增加芯数以外，还有采用将超导粉中掺入银颗粒后用PIT法制备出超导带材的方法，这种方法银颗粒在经过机加工和热处理后会形成带状结构，增加了超导粉与银的接触面积，从而提高了带材的电学性能；另外还有采用通过在多芯带材的芯与芯之间添加前驱粉的方法，以增加银与超导粉的接触面积。
上述方法虽然可以提高铋系高温超导带材的电学性能，但是提高幅度并不大，也不能更多的提高银与超导粉的接触面积，不能应用于实际的工业生产中。
发明内容
本发明的目的是提供一种银与超导粉接触面积较大的铋系高温超导线材或带材及制备方法，本发明制作方法简单，可以应用到工业生产中，并且大大增加了线材中银与超导粉的接触面积，显著提高提高带材的电学性能。采用本方法可以制备出各向同性的铋系高温超导线材，也可以得到高临界电流密度的铋系高温超导带材。
本发明所述的技术方案是：铋系高温超导线材或带材，所述线材或带材是由一层银或银合金、一层超导材料相间排列组成的同心圆型结构的线材或带材，其最外层为银或银合金，最内层为超导材料。
所述铋系高温超导材料为铋锶钙铜氧系超导材料。
制备铋系高温超导线材的方法，有以下步骤：
1)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成实心棒，放入银或银合金管1中，得到复合管1；
2)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成空心的超导粉棒1，并将步骤1)所得的复合管1放进空心超导粉棒1中，得到复合管2；
3)将步骤2)所述的复合管2放进银或银合金管2中，得到复合管3；
4)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成超导粉棒2，步骤3)得到的复合管3放进超导粉棒2中，得到复合管4；
5)将步骤4)得到的复合管4放进银或银合金管3中；
6)重复步骤4)、5)制备出2～200层的银-超导粉相间的复合管；
7)将步骤6)得到复合管经过多道次的拔制后得到铋系高温超导圆线；
8)将步骤7)得到的圆线在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm，保温时间为1～150小时的条件下处理1至3次，可制备出各向同性的铋系高温超导线材。
铋系高温超导带材的制备方法，步骤1)-7)同同心圆结构的铋系高温超导线材的制备方法，不同的是步骤8)，步骤8)将步骤7)制备出的铋系高温超导线材轧制，变形量为30％～90％，并在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm，保温时间为1～150小时的条件下处理1至3次，可制备出高临界电流密度的铋系高温超导带材。
采用本发明所述的制备方法，制造成银或银合金与超导粉相间排列的铋系高温超导线/带材显著的增加了银或银合金与超导粉的接触面积，提高了线/带材的电学性能。本发明所述方法易于实现并应用到工业生产之中。采用本方法可以制备出各向同性的铋系高温超导线材，也可以得到高临界电流密度的铋系高温超导带材。
本发明适用于铋系高温超导线材或带材的制备。
本发明所采用的铋锶钙铜氧系超导粉为Merck公司生产的前驱粉。
附图说明
下面将结合附图对本发明具体实例进行详细的描述，其中：
图1为银-超导粉相间的同心圆结构的铋系高温超导线材横截面示意图；
图2为银-超导粉相间的铋系高温超导带材横截面示意图；
图3为本发明方法的工艺流程图。
图中，1表示银或银合金管，2表示铋系超导粉。
具体实施方式
本发明所述的铋系高温超导带材/线材的制备过程如下，参见图3：
1)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成实心棒，放入银管1中，得到复合管1，参见图1；
2)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成空心的超导粉棒1，并将步骤1)所得的复合管1放进空心超导粉棒1中，得到复合管2，参见图2；
3)将步骤2)所述的复合管2放进银管2中，得到复合管3；
4)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成内径大于步骤3)复合管3直径的超导粉棒2，步骤3)得到的复合管3放进超导粉棒2中，得到复合管4；
5)将步骤4)得到的复合管4放进银管3中；
6)重复步骤4)、5)制备出2～200层的银-超导粉相间的复合管；
7)将步骤6)得到复合管经过多道次的拔制后得到铋系高温超导圆线；
8)将步骤7)得到的线材在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm，保温时间为1～150小时的条件下处理1至3次，可制备出各向同性的铋系高温超导线材，参见图3。
步骤1)-7)同同心圆结构的铋系高温超导线材的制备方法，不同的是步骤8)，步骤8)将步骤7)制备出的铋系高温超导线材轧制，变形量为30％～90％，并在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm，保温时间为1～150小时的条件下处理1至3次，可制备出高临界电流密度的铋系高温超导带材，参见图4。
上述同心圆结构的铋系高温超导线材或带材可用于Bi-2223的生产，也可以用于Bi-2212的生产，在轧制成带材时要严格控制总变形量为30％～90％，可以避免在轧制过程中带材开裂的现象。
实施例1
同心圆结构Bi-2212线材
按照上述步骤，将用于制备Bi-2212线材的前驱粉制成实心棒，装入外径为3mm的银管中，得到复合管1，将复合管1装进超导粉空心棒中，超导粉空心棒的内径为3mm，得到复合管2。将复合管2装入外径为6mm的银管中，得到复合管3。将有两层银-前驱粉结构复合管3放入内径为6mm的空心超导粉棒中，得到复合管4。将复合管4放进外径为10mm的银管中，得到3层银-前驱粉相间排列的同心圆结构复合管。将复合管拉拔后在温度为820℃，保温时间为30h，氧分压为0.21atm的条件下热处理，制备出各向同性的同心圆结构的Bi-2212铋系高温超导线材。经检测，所得到的Bi-2212铋系高温超导线材，其线材电学性能较好。
实施例2
高性能的Bi-2223带材
按照上述步骤，将用于制备Bi-2223带材的前驱粉制成实心棒，装入外径为3mm的银管中，得到复合管1，将复合管1装进空心超导粉棒中，超导粉棒的内径为3mm，得到复合管2。将复合管2装入外径为6mm的银管中，得到复合管3。将有两层银-前驱粉结构复合管3放入内径为6mm的空心超导粉棒中，得到复合管4。将复合管4放进外径为10mm的银管中，得到3层银-前驱粉相间排列的同心圆结构复合管。将复合管拉拔后轧制成厚度为0.5mm、宽度5mm的带材并将带材在温度为830℃，保温时间为100h，氧分压为0.075atm的条件下热处理，制备得到银与超导粉相间排列的高临界电流密度的Bi-2223铋系高温超导带材。经检测，所得到的Bi-2223铋系高温超导带材电学性能较好。
Claims (4)
1.一种铋系高温超导线材或带材，其特征在于，所述线材或带材是由一层银或银合金、一层铋系高温超导材料相间排列组成的同心圆型结构的线材或带材，其最外层为银或银合金，最内层为铋系高温超导材料。
2.根据权利要求1所述的线材或带材，其特征在于：所述铋系高温超导材料为铋锶钙铜氧系超导材料。
3.权利要求1所述的铋系高温超导线材的制备方法，其特征在于有以下步骤：
1)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成实心棒，放入银或银合金管1中，得到复合管1；
2)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成空心的超导粉棒1，并将步骤1)所得的复合管1放进空心超导粉棒1中，得到复合管2；
3)将步骤2)所述的复合管2放进银或银合金管2中，得到复合管3；
4)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成超导粉棒2，步骤3)得到的复合管3放进超导粉棒2中，得到复合管4；
5)将步骤4)得到的复合管4放进银或银合金管3中；
6)重复步骤4)、5)制备出2～200层的银或银合金-超导粉相间的复合管；
7)将步骤6)得到复合管经过多道次的拔制后得到铋系高温超导圆线；
8)将步骤7)得到的圆线在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm，保温时间为1～150小时的条件下处理1至3次，可制备出各向同性的铋系高温超导线材。
4.权利要求1所述的铋系高温超导带材的制备方法，其特征在于有以下步骤：
1)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成实心棒，放入银或银合金管1中，得到复合管1；
2)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成空心的超导粉棒1，并将步骤1)所得的复合管1放进空心超导粉棒1中，得到复合管2；
3)将步骤2)所述的复合管2放进银或银合金管2中，得到复合管3；
4)将铋锶钙铜氧系超导粉压制成超导粉棒2，步骤3)得到的复合管3放进超导粉棒2中，得到复合管4；
5)将步骤4)得到的复合管4放进银或银合金管3中；
6)重复步骤4)、5)制备出2～200层的银或银合金-超导粉相间的复合管；
7)将步骤6)得到复合管经过多道次的拔制后得到铋系高温超导圆线；
8)将步骤7)制备出的铋系高温超导线材轧制，变形量为30％～90％，并在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm，保温时间为1～150小时的条件下处理1至3次，可制备出高临界电流密度的铋系高温超导带材。
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