CN102543313B - 一种制备超导线带材的方法 - Google Patents

一种制备超导线带材的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102543313B
CN102543313B CN2012100554639A CN201210055463A CN102543313B CN 102543313 B CN102543313 B CN 102543313B CN 2012100554639 A CN2012100554639 A CN 2012100554639A CN 201210055463 A CN201210055463 A CN 201210055463A CN 102543313 B CN102543313 B CN 102543313B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ybco
powder
metal
film shape
plain film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2012100554639A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102543313A (zh
Inventor
索红莉
张子立
马麟
叶帅
刘敏
毛磊
王毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenchuang Superconductor (Shenzhen) Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN2012100554639A priority Critical patent/CN102543313B/zh
Publication of CN102543313A publication Critical patent/CN102543313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102543313B publication Critical patent/CN102543313B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

一种制备超导线带材的方法，属于高温超导材料制备技术领域。将平片状YBCO粉末与银粉进行混合，银粉的质量为平片状YBCO粉末重量的0～20％，随后将混合粉末填充入金属套管当中，套管的材质选取不与YBCO发生反应的金属或合金，或选用普通金属作为套管并在其内部镀上不与YBCO发生反应的金属或合金构成的隔离层；在旋锻及拉拔之后直接逐步减径到目标尺寸，或再进行逐次轧，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导线带材。本发明所得产品微观结构和取向并没有被改变，在这些平片状YBCO晶粒之间便可以构成很好的超导电流的通路，使线带材有更好的超导电流传输能力。

Description

一种制备超导线带材的方法
技术领域
本发明涉及一种YBa2Cu3Oδ-7(以下简称YBCO)超导线带材制备方法，属于高温超导材料制备技术领域。
背景技术
超导技术是一项综合性的高技术，可广泛用于能源、医疗、交通、科学研究及国防军工等重大工程方面，并将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大的推动作用。以YBCO超导体为主的第二代高温超导线带材，由于材料其高的不可逆场，高的载流能力、低的交流损失的等优点成为目前最有可能大规模工业应用的一种超导材料。由于YBCO弱连接严重，如果其晶界角大于5°，穿过晶界的超导电流将会大大降低，所以如果采用传统的粉末套管法来制备超导带材，其超导电流传输能力远远达不到应用的标准。
现在国际上主流的制备YBCO超导带材的方法分别是轧制辅助双轴织构(RABiTS)和双粒子束辅助沉积技术(IBAD)。RABiTS技术是在具有立方织构的金属基带上面外延生长过渡层以及超导层，而IBAD技术是在多晶取向的金属基带上制备一层具有双轴织构的种子层，然后再外延生长过渡层超导层。虽然这两种技术路线在实验室都获得成功，并且制备出了高质量的第二代超导线带材的短样。但是这两种技术路线制备的YBCO超导带材都是由金属合金基带、多层过渡层(种子层、阻挡层、帽子层)、YBCO层、保护层以及稳定层构成，这种多层结构决定了RABiTS和IBAD两条技术路线相比传统的粉末套管法有着更繁复的制备工艺和更高的生产省本，这严重的制约了YBCO超导带材的工业化生产和应用。
发明内容
本发明所要解决的问题是在现有YBCO超导线带材制备基础上，提出一条新的制备路线。
本发明提供的制备方法，其主要特征在于，选用具有平片状晶粒的YBCO粉末作为初始粉末，利用传统的粉末套管法直接制备YBCO超导线带材。
本发明所提供一种制备超导线带材的方法，其特征在于，以具有平片状晶粒的YBCO粉末为初始原料、用传统的粉末套管法来制备YBCO线带材；具体包括以下步骤，工艺流程如图1所示：
(1)初始粉末的混合以及填充
选用YBCO粉末为初始原料，要求这种粉末中大部分YBCO晶粒的微观结构呈现出平片状，优选YBCO晶粒在形状表现为长方体，且其长度与宽度是厚度的5倍以上。将平片状YBCO粉末与银粉进行混合，银粉的质量为平片状YBCO粉末重量的0～20％，银粉的加入可以帮助YBCO粉末更好的相互连接。随后将混合粉末按传统粉末套管法的工艺填充入金属套管当中。套管的材质选取银、金或铂等与YBCO不发生反应的金属或合金，也可选用普通金属作为套管并在其内部镀上由上述不与YBCO发生反应的金属或合金构成的隔离层；
(2)旋锻及拉拔减径
将填充好粉末的金属套管按按传统粉末套管法的工艺进行旋锻及拉拔以逐渐的减少线材的直径；
(3)线带材成型
制备线材的工艺中，在旋锻及拉拔之后直接逐步减径到目标尺寸，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导线材。由于初始粉末中YBCO的微观结构呈现出平片状，烧结完毕后的YBCO线材芯部的微观结构也保持了平片状，而且这些平片状晶粒紧密均匀的排列在一起；
制备带材的工艺中，在旋锻、拉拔之后先将线材减径至需要尺寸，随后进行逐次轧制直到目标尺寸，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导带材。由于初始粉末中YBCO的微观结构呈现出平片状，所以制备的YBCO带材芯部的微观结构也呈现出平片状，而且这些平片状晶粒紧密均匀的排列在一起。
与现有的YBCO线带材制备工艺相比，本发明具有以下有益的效果：
本发明采用具有平片状结构的YBCO粉末为初始原料、用传统的粉末套管法来制备YBCO线带材。由于初始粉末中YBCO晶粒都呈现出平片状，这表明每个晶粒本身都具有取向，而在线带材制备完成之后，这种微观结构和取向并没有被改变，所以在这些平片状YBCO晶粒之间便可以构成很好的超导电流的通路。因此本方法比与同样用粉末套管法来制备但以商业YBCO为初始粉末的线带材有更好的超导电流传输能力。而由于采用了传统的粉末套管法，所以比现有的RABiTS和IBAD路线有更低廉的成本和简洁的工艺。
附图说明
图1：YBCO线带材成型过程示意图
1、平片状YBCO粉末示意图
2、获得线材示意图
3、获得带材示意图；
图2：实施例1中所用初始平片状YBCO粉末的SEM图片；
图3：实施例1中制备出的YBCO线材截面局部的SEM图片；
图4：实施例2中制备出的YBCO带材电阻与温度的关系曲线图；
图5：实施例2中制备出的YBCO带材在77K下电压与电流的关系图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：选用如图2所示的平片状YBCO粉末为初始粉末，初始粉末优先选取粉末内YBCO晶粒平均长度为5～10μm且晶粒长高比大于5的平片状YBCO粉末。选取一外径为6mm壁厚为0.3mm的铁管为金属套管，并在内表面镀上一层100μm的银作为隔离层。随后将YBCO粉末填充到该金属管中并压实，接着将金属管通过旋锻及拉拔逐步减径到1.5mm，随后将线材于氧气中进行烧结退火，烧结温度为550℃，保温时间为3个小时，最终获得YBCO线材，图3是YBCO线材截面局部的SEM照片，从图中可以看出，在线材中YBCO晶粒依然呈现平片状，且紧密均匀的排列在一起。
实施例2：选用平片状YBCO粉末为初始粉末，并与银粉进行充分的混合，其中银粉的重量为YBCO粉末的20％。随后将混合好的粉末填充入外径为5mm壁厚为0.4mm的银管当中并将粉末压实。接着将金属管通过旋锻及拉拔逐步减径到2mm，再通过逐次轧制到1mm，随后将带材于氧气中进行烧结退火，烧结温度为550℃，保温时间为3个小时，最终获得YBCO带材。
图4为YBCO带材电阻与温度的关系曲线图，可以看出带材具有比较锐利的超导转变，其超导起始转变温度为91K而电阻为0时的温度为85K。图5是YBCO带材在77K下电压与电流的关系图，从图中可以看出带材在77K自场下的临界电流值为15A，经过计算其临界电流密度为796A/cm2。

Claims (3)

1.一种制备超导线带材的方法，其特征在于，以具有平片状晶粒的YBCO粉末为初始原料、用传统的粉末套管法来制备YBCO线带材；具体包括以下步骤，
（1）初始粉末的混合以及填充
选用YBCO粉末为初始原料，要求这种粉末YBCO晶粒的微观结构呈现出平片状，将平片状YBCO粉末与银粉进行混合，银粉的质量为平片状YBCO粉末重量的0～20%，随后将混合粉末填充入金属套管当中，套管的材质选取不与YBCO发生反应的金属或合金，或选用普通金属作为套管并在其内部镀上不与YBCO发生反应的金属或合金构成的隔离层；
（2）旋锻及拉拔减径
将填充好粉末的金属套管按按传统粉末套管法的工艺进行旋锻及拉拔以逐渐的减少线材的直径；
（3）线带材成型
制备线材的工艺中，在旋锻及拉拔之后直接逐步减径到目标尺寸，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导线材；
或制备带材的工艺中，在旋锻、拉拔之后先将线材减径至需要尺寸，随后进行逐次轧制直到目标尺寸，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导带材；
上述的最后在氧气中退火烧结，其烧结参数为550°C，保温时间为3个小时。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，YBCO晶粒在形状表现为长方体，且其长度与宽度是厚度的5倍以上。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，不与YBCO发生反应的金属为银、金或铂。
CN2012100554639A 2012-03-05 2012-03-05 一种制备超导线带材的方法 Active CN102543313B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100554639A CN102543313B (zh) 2012-03-05 2012-03-05 一种制备超导线带材的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012100554639A CN102543313B (zh) 2012-03-05 2012-03-05 一种制备超导线带材的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102543313A CN102543313A (zh) 2012-07-04
CN102543313B true CN102543313B (zh) 2013-10-02

Family

ID=46349983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012100554639A Active CN102543313B (zh) 2012-03-05 2012-03-05 一种制备超导线带材的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102543313B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113035443B (zh) * 2021-03-02 2023-06-09 中国科学院电工研究所 一种铁基超导线材的制备方法
CN114898942A (zh) * 2022-04-02 2022-08-12 北京大学 Ybco黏性超导涂层及其制备方法与应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044729A (zh) * 1989-02-01 1990-08-15 中国科学院上海冶金研究所 铋锶钙铜氧系超导复合材料的制备方法
CN1080778A (zh) * 1992-05-12 1994-01-12 美国超导体公司 强连接氧化物超导体及其制造方法
CN1463013A (zh) * 2002-05-29 2003-12-24 中国科学院物理研究所 第三类高温超导带材及其制备方法
CN101976599A (zh) * 2010-11-19 2011-02-16 重庆大学 复合强化型铋系高温超导带材及制备方法
CN102237665A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 尼克桑斯公司 带有超导性电缆的装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044729A (zh) * 1989-02-01 1990-08-15 中国科学院上海冶金研究所 铋锶钙铜氧系超导复合材料的制备方法
CN1080778A (zh) * 1992-05-12 1994-01-12 美国超导体公司 强连接氧化物超导体及其制造方法
CN1463013A (zh) * 2002-05-29 2003-12-24 中国科学院物理研究所 第三类高温超导带材及其制备方法
CN102237665A (zh) * 2010-04-28 2011-11-09 尼克桑斯公司 带有超导性电缆的装置
CN101976599A (zh) * 2010-11-19 2011-02-16 重庆大学 复合强化型铋系高温超导带材及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102543313A (zh) 2012-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100517455B1 (ko) 금속간화합물초전도체, 합금초전도체 및 이들의 제조방법
CN102693785B (zh) 一种多芯MgB2/Fe/Cu超导线材的制备方法
CN101707083A (zh) 采用银包套制备的铁基化合物超导线材或带材
US5063200A (en) Ceramic superconductor article
CN102543311B (zh) 一种Nb3Al/Nb多芯复合超导线材的制备方法
CN100587859C (zh) 一种Fe/Cu包套结构二硼化镁多芯超导线的制备方法
JP2636049B2 (ja) 酸化物超電導体の製造方法および酸化物超電導線材の製造方法
US6569360B2 (en) Method of preparing metal matrix composite with textured compound
CN102543313B (zh) 一种制备超导线带材的方法
CN102925985B (zh) 基于双层碳化硅支架批量生长rebco高温超导块体的方法
CN1988058B (zh) 一种二硼化镁超导材料及其制备方法
JPS6331884B2 (zh)
US6700067B1 (en) High temperature superconducting ceramic oxide composite with reticulated metal foam
CN100552833C (zh) 超导线材的制造方法
US20210313087A1 (en) Methods and compositions for fabrication of superconducting wire
KR20100107184A (ko) ＭｇＢ2 초전도 막 형성 및 이를 이용한 초전도 선재 제조 방법
CN105585315A (zh) 铋锶钙铜氧系超导复合材料的制备方法
Fischer et al. Fabrication of Bi-2223 tapes
CN102286711B (zh) 双轴织构镍-钨金属基带的多通道快速原位退火方法
US6571453B1 (en) Method for producing a superconductor, in strip form, having a high-Tc superconductor material
Slimani et al. Fabrication Technologies of Superconducting Cables and Wires
CN1044729A (zh) 铋锶钙铜氧系超导复合材料的制备方法
JPH07282659A (ja) 高温超電導線材の製造方法
Zhang et al. Influences of filament numbers on the sintering process of Bi-2223 HTS tapes
Dong et al. Towards high-field applications: high-performance, low-cost iron-based superconductors

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170717

Address after: Support 530000 Nanning Road, the Guangxi Zhuang Autonomous Region No. 32 South Lake Garden 4-2004

Patentee after: Guo Fuliang

Address before: 100124 Chaoyang District, Beijing Ping Park, No. 100

Patentee before: Beijing University of Technology

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221014

Address after: A1501, Innovation Plaza, No. 2007, Pingshan Avenue, Liulian Community, Pingshan Street, Pingshan District, Shenzhen, Guangdong 518118

Patentee after: Shenchuang Superconductor (Shenzhen) Technology Co.,Ltd.

Address before: 4-2004, Nanhu Scenic Garden, No. 32, Shuangyong Road, Nanning City, 530000 Guangxi Zhuang Autonomous Region

Patentee before: Guo Fuliang

TR01 Transfer of patent right