CN105636719A - ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开第二代ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，可在无焊料(solder)或填充剂(filler)等的介质的情况下，直接接触ReBCO高温超导体层的表面和表面的状态下，只针对微细部分熔融扩散或固相扩散压接超导体层物质，从而与以往的常导接合相比，使接合部电阻几乎为“0”，从而可制作持续电流模式及充分长的超导长线材。

Description

ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法
技术领域
本发明涉及ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，更详细地涉及如下ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，在真空条件下，只局部加压及加热第二代高温超导线材的超导层来接合后，在氧气氛下再次加压在接合过程中消失的超导性质，从而可恢复超导性。
背景技术
一般，超导线材的厚度为60～90μm，并层叠(lamination)有多个层，其中，流有超导的超导体层的物质为由ReBCO(ReBa2Cu3O7-x，其中，Re为RareEarth稀土类元素，0＝x＝0.6)组成的陶瓷复合化合物。ReBCO层的厚度为1～3μm，作为稀土类元素，Y、Gd、Sm等正在商用化，尤其，氧的摩尔分数重要，因而具有O6.4～7.0的范围，才能够以斜方晶系(Orthorhombic)原子结构流有超导电流。若氧从ReBCO流出，则相对于1摩尔稀土类元素的氧的摩尔比可降低至小于6.4，在此情况下，ReBCO高温超导体层发生从作为超导状态的斜方晶系结构到作为常导状态的正方晶系(Tetragonal)结构的相变，从而有可能丧失超导性。氧原子的半径为非常小，从而容易受到外部环境(热、真空、应力等)的影响，使得氧可进行扩散移动，若失去(diffusion-out)氧，则失去斜方晶系的超导原子结构。氧的扩散对温度敏感，若提升温度，则扩散系数变高，若在大气压条件下，加温至约450～500℃，则失去氧，从而使原子结构变为正方晶系，并丧失超导性。
有关第二代高温超导线材的接合，以往，通过在超导体表面之间插入Pb-Sn的填充剂(filler)的焊料等介导常导体层物质的焊接(soldering)技术进行接合。焊接技术的优点在于，最大温度为300℃以下，在接合后，也可维持原样的斜方晶系的超导原子结构。但是，通过这种方式接合后，在接合的超导体的情况下，电流必须经过焊料及稳定剂层等的常导体层，从而即使降低至第二代高温超导线材的运转温度(液体氮为77K(-196℃))，也不可避免发生接合部电阻，因而难以维持超导性。根据焊接方式，根据超导体类型及接合排列方式，接合部电阻为20～2800nΩ左右，非常高。焊接接合的超导线材由于接合部的高的电阻，再也起不到超导线材作用。
因此，即使开发电阻为“0”的超导体，若在接合部表示高的电阻，则无意义，由于接合部电阻发生焦耳热，发生淬火(Quench)(从超导转换为常导)，使制冷剂蒸发损失，且不可能采用持续电流模式，由于接合部电力损失，需要追加供给外部电力，最终使系统不稳定。其尤其在需要持续电流模式(persistentcurrentmode)的医疗用核磁共振成像(MRI)及用于分析高蛋白质的核磁共振(NMR)磁铁更如此。因此，接合部电阻为“0”的接合部生产非常重要。
有关本发明的现有文献有美国公开特许公报US2013-0061458(2013年03月14号公开)，在上述现有文献中公开了一种用于第一代高温超导带的超导接头方法(SUPERCONDUCTINGJOINTMETHODFORFIRSTGENERATIONHIGH-TEMPERATURESUPERCONDUCTINGTAPE)。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，通过化学湿式刻蚀或等离子干式刻蚀去除一对第二代ReBCO高温超导体基板及多个银(Ag)稳定剂层后，直接互相接触一对高温超导ReBCO层表面，并在真空状态下进行加热及加压，从而针对微细部分熔融高温超导ReBCO层表面，或在固相状态下互相扩散多个原子后，可再次降温来直接结合一对超导ReBCO层表面。
本发明的另一目的在于，提供ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，在接合过程中，考虑到因从ReBCO超导体物质中损失氧而失去超导性质，在凝固过程的适当温度或完全凝固后再加热至适当温度的状态下，向热处理炉内供给氧来可恢复ReBCO高温超导体的超导特性。
本接合及超导恢复工序可在一个腔室内进行，也可单独分离接合及超导恢复来分别在两个腔室内进行。
技术方案
根据用于达成上述目的的本发明一实施例的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，包括：腔室；供氧部，安装于上述腔室的一侧，用于向上述腔室的内部供给氧；真空泵，安装于上述腔室的一侧，用于调节上述腔室的内部的真空度；压力测定装置，安装于上述腔室的一侧，用于测定上述腔室的内部的压力；温度测定装置，安装于上述腔室的一侧，用于测定上述腔室的内部的温度及超导线材接合部中的温度；计时器，安装于上述腔室的一侧，用于测定接合工序及超导性恢复工序的整个工序时间；支撑支架，安装于上述腔室的内部，用于支撑一对超导线材；支架夹具，安装于上述腔室的内部，位于上述支撑支架与腔室之间，借助支撑支架和多个结合螺钉来螺纹结合；加热器，安装于上述支撑支架与支架夹具之间，用于加热上述一对超导线材的接合部；压接块，安装于上述腔室的内部，用于以使上述一对超导线材相接合的方式加压；以及加压装置，由从上述腔室的一侧延伸至压接块的上部的结构形成，用于向上述压接块提供压力。
根据用于达成上述目的的本发明另一实施例的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，包括：超导线材接合装置，用于加压及加热一对ReBCO高温超导线材的接合部来使接合部进行接合；以及超导性恢复装置，在氧气氛下，使完成上述接合工序的高温超导线材恢复超导性。
根据用于达成上述另一目的的本发明一实施例的ReBCO高温超导线材接合方法，其特征在于，包括：步骤(a)，去除一对作为ReBa2Cu3O7-x的ReBCO高温超导线材的稳定剂层来使ReBCO超导体层露出，其中，Re为稀土类元素，0＝x＝0.6；步骤(b)，将露出上述ReBCO超导体层的一对高温超导线材安装于腔室的内部；步骤(c)，维持安装有上述一对高温超导线材的腔室的内部的真空；步骤(d)，加压及加热上述一对超导线材的接合部；以及步骤(e)，向完成上述接合工序的腔室的内部供给氧来恢复超导性。
有益效果
根据本发明的ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，在一个腔室内，完成一对超导线材的接合及接合工序后，实施加热及氧加压来恢复超导性，从而可在一个腔室内实施第二代ReBCO高温超导线材的接合及超导性恢复工序。
并且，在单独分离接合工序及超导性恢复工序来分别在腔室及热处理炉内进行的情况下，一对ReBCO高温超导线材接合为瞬间进行的工序，但用于恢复超导的工序最少需要300小时以上，因而可在一个热处理炉内长时间对完成接合的多个超导线材进行热处理，因而具有非常有效且合适的优点。
根据本发明的ReBCO高温超导体的接合方法，可在无焊料(solder)或填充剂等的介质的情况下，直接接触ReBCO高温超导体层的表面和表面的状态下，只针对微细部分熔融扩散或固相扩散压接超导体层物质，从而与以往的常导接合相比，使接合部电阻几乎为“0”，从而具有可制作持续电流模式及充分长的超导长线材的优点。
附图说明
图1为图示本发明一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置的剖视图。
图2为简要表示接合装置的结合结构的分解立体图。
图3为表示超导线材的层叠结构的剖视图。
图4为图示本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置及用于恢复接合的超导线材的超导性的装置的剖视图。
图5简要表示本发明的在重叠一对超导线材的状态下进行接合(labjoint)的顺序。
图6简要表示平行放置一对超导线材后，在其上再放置其他线材来进行接合(bridgejoint)的顺序。
图7表示通过接合工序接合的超导线材。
图8为表示本发明一实施例的第二代ReBCO高温超导线材的接合方法的流程图。
图9为表示本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材的接合方法的流程图。
图10表示供给在超导性恢复装置中加压的氧来恢复超导性的装置。
图11表示根据温度变化的ReBCO高温超导体物质的晶格变化。
图12表示根据真空度变化的ReBCO高温超导体层和银稳定剂层的熔融温度变化。
图13表示针对通过接合装置接合的超导线材利用超导性恢复装置恢复超导性后，与母材线材相同的临界电流特性。
图14为通过以往的焊接技术接合的超导线材的接合部电流-电压曲线。
具体实施方式
以下参照附图详细说明的实施例使本发明的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法更加明确。但是，本发明不局限于以下所公开的实施例，能够以相互不同的各种方式实施，本实施例只用于使本发明的公开内容更加完整，有助于本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解发明的范畴，本发明根据发明要求保护范围而定义。在说明书全文中，相同的附图标记指相同的结构要素。
以下，参照附图，详细说明本发明优选实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法。
图1为图示本发明一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置的剖视图，图2为简要表示接合装置的结合结构的分解立体图，图3为表示超导线材的层叠结构的剖视图。
参照图1至图3，图示的本发明一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置100包括腔室110、供氧部170、真空泵150、压力测定装置160、加压装置165、支撑支架120、加热器140、支架夹具30、压接块130、温度测定装置180及计时器190。
超导线材10可由基板层12、缓冲层14、超导体层16及稳定剂层18构成。
优选地，为了实施接合工序，并为了使一对高温超导线材10接合部的电阻几乎为“0”，通过化学湿式刻蚀或等离子干式刻蚀去除稳定剂层18，并互相接触露出的ReBCO超导体层16来施加压力，从而在微细部分熔融或固相状态下，互相扩散多个原子来进行接合。
此时，超导体层16可由作为超导体的ReBCO(ReBa2Cu3O7-x，其中，Re为稀土类元素，0＝x＝0.6)形成。更详细地，Re：Ba：Cu的摩尔比优选为1：2：3，对于其的氧(O)的摩尔比(7-x)优选为6.4以上。这是因为在REBCO中，相对于1摩尔稀土类元素的氧(O)的摩尔比小于6.4的情况下，丧失ReBCO的超导性，从而可变成常导体。
腔室110由可开闭的结构形成，虽然未图示，但可在上部面附着把手，从而更容易进行开闭。并且，在腔室110的一侧设有供氧部170、真空泵150、压力测定装置160、加压装置165、温度测定装置180及计时器190。
在腔室110的一面和另一面形成有一对超导线材流入部，使得待接合的一对超导线材10分别从两面流入。此时，优选地，在一对超导线材流入部中，在流入部入口分别形成有可固定超导线材10的夹具20。
真空泵150测定腔室110内部的真空压，并调节真空压。在将腔室110内部维持成真空状态的情况下，与真空度越高超导体物质的熔融温度越下降的情况相反，稳定剂层的熔融温度上升，因而当一对超导线材10的微细部分熔融扩散接合时，只有ReBCO超导体层16可熔融而进行接合。
优选地，通过真空泵150将腔室110内部维持成真空状态，从而可更有效地进行超导线材10的接合工序。
优选地，压力测定装置160安装于腔室110的外部，通过测定腔室110的压力后，控制真空泵150的驱动来调节腔室110内的压力。
加压装置165由从腔室110的一侧延伸至压接块130上部的结构形成，从而通过向压接块130施加压力，来向一对超导线材10的接合部提供加压力。
支撑支架120在接合工序期间固定一对超导线材10。支撑支架120具有槽部121，上述槽部121横穿中间部。上述槽部121形成与超导线材10的横向厚度相对应的宽度，可在槽部121上重叠一对超导线材10来支撑后进行接合。
支架夹具30安装于腔室110下部，通过支撑支架120和多个结合螺钉40来螺纹结合。支架夹具30起到支撑用于接合工序的内部多个结构要素的作用。在图中图示4个结合螺钉40形成于支撑支架120的各边角，但结合螺钉40的数量及位置不是必须限制于此。
结合螺钉40通过第一螺纹孔122和第二螺纹孔32可固定支撑支架120和支架夹具30，上述第一螺纹孔122形成于支撑支架120，上述第二螺纹孔32形成于支架夹具30。优选地，第一螺纹孔122和第二螺纹孔位于相对应的位置，具有与结合螺钉40的直径相对应的直径。
压接块130以与在结合螺钉40的中央形成的槽部121的中央部相对应的形状及大小安装，从而在重叠于支撑支架120的槽部121来支撑的一对超导线材10中，去除基板层12或稳定剂层18后，使多个ReBCO超导体层16露出，来加压超导体层16之间互相连接的接合部。可使用重量互相不同的多种压接块130，在压接块130中，通过由从腔室110的外部延伸至压接块130上部的结构形成的加压装置165加压一对超导线材10的接合部。使用人员可自由选择加压力。
压接块130对超导线材10的接合部施加的加压力相当于0.1～30MPa范围内。在加压力小于0.1MPa的情况下，难以实现接合。相反，在加压力大于30MPa的情况下，因加压而温度上升，有可能产生稳定剂层18也熔融的问题。并且，有关加压，可向位于超导体层16表面的微细凹凸的每个单位面积提供高的加压力来加快熔融，并且，在固相状态下，促进多个原子的互相扩散。
加热器140安装于支架夹具30与支撑支架120之间，以使一对超导线材10容易接合的方式进行加热。需要使超导体层16充分地进行部分微细熔融及固相扩散接合，且完成接合后，也充分维持接合强度，因而加热器140使腔室110内部温度成为700～1100℃。在加热器140的加热温度小于700℃的情况下，超导线材10的接合部不能充分互相扩散于原子之间，从而存在发生接合不良的问题。相反，在腔室110内部温度大于1100℃的情况下，存在构成稳定剂层18的银也一样熔融，并生成作为妨碍超导流动的物质的Re2BaCuO、BaCuO2、CuO等的问题。
并且，优选地，加热器140在完成接合工序后，当为了恢复超导性而向腔室110内供给氧时，以400～650℃温度范围加热超导线材10，从而可顺畅地扩散氧。在有效地进行氧扩散的情况下，具有超导线材10的氧含量更高的优点。
优选地，温度测定装置180形成于一对超导线材10接合部的一侧面，通过测定进行一对超导线材10的接合工序时的温度及超导性恢复时的温度，来防止接合部的过热等。
计时器190安装于腔室110的一侧，可通过测定接合工序及超导性恢复工序的最高温度中的维持时间及冷却时间等，来测定每个工序中的温度维持时间。由此，优选地，通过计时器190严格限制每个工序的维持时间来实施工序。
供氧部170可向腔室110内部供给氧。第二代高温超导线材10在真空状态下以高温实施接合工序的情况下，由于损失氧而发生相变，从而失去超导性。因此，优选地，超导线材10的接合工序后进行中冷，经过规定时间后，在400～650℃温度范围，向腔室110内供给氧，来恢复超导线材10的超导性。
优选地，供氧部170测定氧压，并供给氧，从而在1～5atm范围的加压条件下，可向腔室110内部持续供给氧。将其称为供氧退火(oxygenationannealing)处理。此时，在400～650℃温度范围下，热处理腔室110内部来供给氧，这是因为在上述温度下，斜方晶系(orthorhombicphase)最稳定，因而最容易恢复超导性。在氧加压力小于1atm的情况下，氧加压力小于大气压，从而存在供氧问题，若氧加压力大于5atm，则由于必要以上的压力有可能对超导线材10及腔室110的耐久性产生影响。
图4为图示本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置的剖视图。
参照图4，根据图示的本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置，利用超导线材接合装置100及超导性恢复装置200，接合工序和超导性恢复工序在各腔室及热处理炉中实现。只是，构成超导线材接合装置100及超导性恢复装置200的多个结构与构成一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置100的多个结构的功能相同，因而在此省略相同说明，只说明不同点。
本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置100包括腔室110、真空泵150、压力测定装置160、加压装置165、支撑支架120、加热器140、支架夹具30、压接块130、温度测定装置180及计时器190，超导性恢复装置200包括热处理炉210、供氧部270、加热器240、压力测定装置260、温度测定装置280及计时器290。
优选地，使在超导线材接合装置100中完成接合的超导线材10在腔室110内中冷至常温后，向超导性恢复装置200移送，并在400～650℃温度条件及氧气氛的热处理炉210内实施超导性恢复工序。
热处理炉210由可进行开闭的结构形成，具有供氧部270、加热器240、压力测定装置260、温度测定装置280及计时器290。在热处理炉210内可安装有完成接合工序的多个超导线材10。因此，在需要长时间的超导性恢复工序中可安装多个超导线材10，因而生产率优秀。
多个超导线材10可分别紧固于分别在热处理炉210的两侧设置的多个夹具20之间来固定。
加热器240在热处理炉210内部形成于与多个超导线材10的接合部相对应的位置。因此，优选地，以400～650℃温度范围加热超导线材10的接合部，来容易实现氧扩散，从而可恢复超导性。在有效地实现氧扩散的情况下，具有超导线材10的氧含量更高的优点。在加热器240的温度小于400℃的情况下，难以有效地实现接合部的氧扩散。相反，在加热器240的温度大于650℃的情况下，由于接合部过热，发生原子晶格变化，从而产生再次失去超导性的问题。
供氧部270可向热处理炉210内部供给氧。第二代高温超导线材10在超导线材接合装置100中，在真空状态下以高温实施接合工序，从而因损失氧而发生原子晶格变化，导致失去超导性。因此，优选地，在超导线材10的接合工序后，在腔室110内中冷至室温，之后，向超导性恢复装置200移送，并向热处理炉210内供给氧，从而恢复超导线材10的超导性。
压力测定装置260形成于热处理炉210一侧，可测定热处理炉210内部的氧压力。优选地，热处理炉210内部的氧压以1～5atm条件持续供给氧。在氧加压力小于1atm的情况下，由于氧加压力小于大气压，因而存在供氧问题，若氧加压力大于5atm，则因必要以上的压力，可对超导线材10及热处理炉210的耐久性产生影响。
温度测定装置280可测定通过上述的加热器240加热的多个超导线材10的接合部的温度，来以可维持400～650℃的方式控制加热器240的驱动。
计时器290形成于热处理炉210一侧，可测定实施超导性恢复工序时的每个工序的维持时间。优选地，测定通过加热器240的最高温度中的维持时间及冷却时间，来以可更精密实现工序的方式控制。
图5简要表示本发明的在重叠一对超导线材的状态下进行接合的顺序，图6简要表示平行放置一对超导线材后，在其上放置其他线材来进行接合的顺序，图7表示通过接合工序接合的超导线材。
参照图5至图7，本发明的超导线材10由基板层12、缓冲层14、超导体层16及稳定剂层18构成。为了实施接合工序，并为了使一对高温超导线材10接合部的电阻几乎为“0”，可通过化学湿式刻蚀或等离子干式刻蚀去除稳定剂层18，并互相接触露出的ReBCO超导体层16来进行接合。并且，露出平放的一对超导线材10的超导体层16后，在露出的超导体层16的上部露出另一个超导线材10的超导体层16，来以相连的方式放置超导体层16后可进行接合。此时，平放的一对超导线材10的间隔可以为0～10mm。
首先，在一对超导线材10中，在除了需要去除的稳定剂层18之外的部分分别涂敷抗蚀剂后，实施刻蚀来蚀刻稳定剂层18，从而露出ReBCO超导体层16。由此，互相重叠向外部露出超导体层16的一端来固定后，以700～1100℃温度条件加热，并同时以加压力：0.1～30MPa的条件加压，从而使超导体层16的接合部可在微细部分熔融或在固相状态下，两层之间的多个原子互相扩散而进行接合。
图8为表示本发明一实施例的第二代ReBCO高温超导线材的接合方法的流程图。
参照图8，图示的本发明一实施例的超导线材的接合方法包括露出ReBCO超导体层的步骤S110、安装一对超导线材的步骤S120、维持腔室内真空的步骤S130、加压及加热超导线材接合部的步骤S140及向腔室内供给氧的步骤S150。
在露出ReBCO超导体层的步骤S110中，可去除由基板层、缓冲层、超导体层及稳定剂层构成的超导线材的稳定剂层，来露出超导体层。要想实施接合工序，就需要使一对高温超导线材接合部的电阻几乎为“0”，因而优选地，通过化学湿式刻蚀或等离子干式刻蚀去除稳定剂层，并露出ReBCO超导体层。
在安装一对超导线材的步骤S120中，一对超导线材能够以两端互相街接的形态安装于支撑支架的槽部。此时，优选地，刻蚀超导线材的一端来去除稳定剂层后，以互相街接的方式安装超导体层。
优选地，在维持腔室内真空的步骤S130中，以互相衔接的方式安装一对超导线材的超导体层后，使腔室内处于真空压为PO2＝10-5mTorr的条件的真空状态，从而可更有效地实现后述的接合工序。
在加压及加热超导线材接合部的步骤S140中，以互相街接的方式将一对超导线材安装于支撑支架后，在接合部上部安装压接块来通过加压装置向压接块施加压力，从而加压接合部。同时，形成于支撑支架下部的加热器加热一对超导线材的接合部，来实施接合工序。优选地，在完成超导线材的接合工序后，解除腔室内的真空。此时，供给氧来解除真空，这是因为具有如下优点：针对在接合过程中在超导线材中消失的氧，在真空解除过程中，可向超导线材供给氧。
在向腔室内供给氧的步骤S150中，恢复完成接合工序的超导线材的超导性。超导线材在真空状态下以高温实施接合工序，从而因损失氧而变为正方晶系原子晶格，导致失去超导性。因此，接合工序后，向腔室内供给氧，并长时间在氧气氛下对超导线材实施退火，从而补偿氧的损失来重新转换为作为原来的超导体原子晶格的斜方晶系的结构，从而可恢复超导性。此时，优选地，将超导线材加热至400～650℃，从而可容易实现供氧退火。
图9为表示本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材的接合方法的流程图，图10表示供给在超导性恢复装置中加压的氧来恢复超导性的装置。
参照图9及图10，图示的本发明另一实施例的第二代ReBCO超导线材的接合方法包括露出ReBCO超导体层的步骤S110、在腔室内安装超导线材的步骤S120、维持腔室内真空的步骤S130、加压及加热超导线材接合部的步骤S140、向热处理炉内部移送接合的超导线材的步骤S210及向热处理炉内供给氧并进行加热的步骤S220。
露出ReBCO超导体层的步骤S110、安装超导线材的步骤S120、维持腔室内真空的步骤S130及加压及加热超导线材接合部的步骤S140在接合装置内进行，其与上述的本发明一实施例的接合方法相同，因而省略相同的内容，只说明不同点。
在接合装置中实施超导线材接合工序(步骤S110～步骤S140)后，通过向超导性恢复装置的热处理炉内部移送完成接合的超导线材的步骤S210及向热处理炉内供给氧并进行加热的步骤S220可恢复超导性。
在向热处理炉内部移送接合的超导线材的步骤S210中，完成接合工序后，可向热处理炉内部移送中冷至常温的多个超导线材来进行安装。
在向热处理炉内供给氧并进行加热的步骤S220中，在1atm～5atm加压条件下，向热处理炉内部供给氧，并通过加热器将多个超导线材的接合部加热至400～650℃。因此，在氧气氛下，超导线材的接合部可重新恢复超导性。
图11表示根据温度变化的ReBCO高温超导体物质的晶格变化。
参照图11，可知随着温度增加，发生超导体物质的晶格变化。更详细地，超导体物质在作为超导状态的斜方晶系结构中，若温度大于550℃，则变为无超导性的正方晶系结构。因此，在本发明的接合工序中，将超导体层加热至700～1100℃温度条件，来在氧气氛下，对失去超导性的超导线材进行退火，从而补偿损失的氧来可恢复超导性。
图12表示根据真空度变化的ReBCO高温超导体层和银稳定剂层的熔融温度变化。
参照图12，可知与随着真空度越高超导体物质的熔融温度越下降的情况相反，稳定剂层的熔融温度上升。因此，更优选地，在接合工序中，真空度高，在真空度低的情况下，可产生构成形成在不是超导线材的接合部的部分的稳定剂层的银被熔融的问题。
图13表示针对通过接合装置接合的超导线材利用超导性恢复装置恢复超导性后，与母材线材相同的临界电流特性。
参照图13，可知完成接合工序后，通过超导性恢复工序恢复超导性的超导线材和接合工序前的母材线材在临界电流表示相同的特性。由此可知，本发明的接合工序后，经过超导性恢复工序的超导线材在以往的接合的超导线材中流动有电流的情况下，在接合部中产生电阻，从而不发生超导体转化为常导的问题。
图14为通过以往的焊接技术接合的超导线材的接合部电流-电压曲线。
参照图14，可知通过以往的焊接技术接合的超导线材的接合部的电阻值高于通过本发明的接合方法接合的超导线材的接合部的电阻值。
产生电阻是因为通过以往的焊接技术接合的超导线材的接合部的电流必须经过作为常导体的焊料，从而不可避免产生接合部的电阻。因此，通过焊接技术的超导线材的接合部因高的电阻再也不能起到超导线材的作用。
如上所述，在接合部的电阻不是“0”的情况下，存在如下等的问题：发生因接合部电阻的焦耳热，从超导转换为常导，使制冷剂蒸发损失，不可能进行持续电流模式，因接合部电力损失而追加供给外部电力，因此，如本发明，生产接合部的电阻为“0”的超导线材非常重要。
因此，根据上述的本发明一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，可提供如下超导线材接合装置及利用其的接合方法，可在一个腔室内实施一对超导线材的接合工序，并在接合工序后，一次性地可实施超导线材的超导性恢复工序。
并且，根据本发明另一实施例的第二代ReBCO高温超导线材接合装置及利用其的接合方法，向超导性恢复装置移动通过超导线材接合装置完成接合工序的多个超导线材来进行安装后，实施超导性恢复工序，从而可一次性地实施多个超导线材的超导性恢复工序，以提高生产率。
以上，主要说明了本发明的多个实施例，但本发明所属技术领域的普通技术人员可进行各种变更及变形。这种变更及变形在不脱离本发明提供的技术思想的范围内属于本发明。因此，应根据所附的发明要求保护范围来判断本发明的发明要求保护范围。

Claims (11)

1.一种ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，包括：
腔室；
供氧部，安装于所述腔室的一侧，用于向所述腔室的内部供给氧；
真空泵，安装于所述腔室的一侧，用于调节所述腔室的内部的真空度；
压力测定装置，安装于所述腔室的一侧，用于测定所述腔室的内部的压力；
温度测定装置，安装于所述腔室的一侧，用于测定所述腔室的内部的温度及超导线材的接合部中的温度；
计时器，安装于所述腔室的一侧，用于测定接合工序及超导性恢复工序的整个工序时间；
支撑支架，安装于所述腔室的内部，用于支撑一对超导线材；
支架夹具，安装于所述腔室的内部，位于所述支撑支架与腔室之间，借助多个结合螺钉与支撑支架进行螺纹结合；
加热器，安装于所述支撑支架与支架夹具之间，用于加热所述一对超导线材的接合部；
压接块，安装于所述腔室的内部，用于以使所述一对超导线材相接合的方式进行加压；以及
加压装置，由从所述腔室的一侧延伸至压接块的上部的结构形成，用于向所述压接块提供压力。
2.根据权利要求1所述的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，所述支撑支架具有用于支撑所述一对超导线材的槽部。
3.根据权利要求1所述的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，
所述支撑支架具有第一螺纹孔，
所述支架夹具具有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔位于与第一螺纹孔相对应的位置。
4.根据权利要求1所述的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，所述超导线材由基板层、缓冲层、超导体层及稳定剂层构成。
5.一种ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，包括：
超导线材接合装置，用于对一对ReBCO高温超导线材的接合部进行加压及加热来使一对ReBCO高温超导线材相接合；以及
超导性恢复装置，在氧气氛下，使完成接合工序的所述一对ReBCO高温超导线材恢复超导性。
6.根据权利要求5所述的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，所述超导线材接合装置包括：
腔室；
真空泵，安装于所述腔室的一侧，用于调节所述腔室的内部的真空度；
压力测定装置，安装于所述腔室的一侧，用于测定所述腔室的内部的压力；
温度测定装置，安装于所述腔室的一侧，用于测定所述腔室的内部的温度及超导线材的接合部中的温度；
计时器，安装于所述腔室的一侧，用于测定接合工序及超导性恢复工序的整个工序时间；
支撑支架，安装于所述腔室的内部，用于支撑一对超导线材；
支架夹具，安装于所述腔室的内部，位于所述支撑支架与腔室之间，借助多个结合螺钉与支撑支架进行螺纹结合；
加热器，安装于所述支撑支架与支架夹具之间，用于加热所述一对超导线材的接合部；
压接块，安装于所述腔室的内部，用于以使所述一对超导线材相接合的方式进行加压；以及
加压装置，由从所述腔室的一侧延伸至压接块的上部的结构形成，用于向所述压接块提供压力。
7.根据权利要求5所述的ReBCO高温超导线材接合装置，其特征在于，所述超导性恢复装置包括：
热处理炉；
供氧部，安装于所述热处理炉的一侧，用于向所述热处理炉的内部供给氧；
加热器，安装于所述热处理炉的内部，用于以400～650℃条件对完成接合工序的多个超导线材的接合部进行加热；
温度测定装置，安装于所述热处理炉的一侧，用于测定所述一对超导线材的接合部的温度；以及
计时器，安装于所述热处理炉的一侧，用于测定工序时间。
8.一种ReBCO高温超导线材接合方法，其特征在于，包括：
步骤(a)，去除一对作为ReBa2Cu3O7-x的ReBCO高温超导线材的稳定剂层来使ReBCO超导体层露出，其中，Re为稀土类元素，0＝x＝0.6；
步骤(b)，将露出所述ReBCO超导体层的一对高温超导线材安装于腔室的内部；
步骤(c)，维持安装有所述一对高温超导线材的腔室的内部的真空；
步骤(d)，对所述一对高温超导线材的接合部进行加压及加热；以及
步骤(e)，向完成接合工序的所述腔室的内部供给氧来恢复一对高温超导线材的超导性。
9.根据权利要求8所述的ReBCO高温超导线材接合方法，其特征在于，在所述步骤(d)中，以700～1100℃温度，加热所述一对高温超导线材的接合部。
10.根据权利要求8所述的ReBCO高温超导线材接合方法，其特征在于，在所述步骤(e)中，以400～650℃温度，加热所述一对高温超导线材的接合部。
11.根据权利要求8所述的ReBCO高温超导线材接合方法，其特征在于，所述步骤(e)包括：
步骤(e-1)，向超导性恢复装置的热处理炉的内部移送完成所述接合工序的超导线材；以及
步骤(e-2)，向所述热处理炉的内部供给氧并进行加热。
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