CN107464631A - 一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法 - Google Patents
一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107464631A CN107464631A CN201710726454.0A CN201710726454A CN107464631A CN 107464631 A CN107464631 A CN 107464631A CN 201710726454 A CN201710726454 A CN 201710726454A CN 107464631 A CN107464631 A CN 107464631A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- powder
- carbon conductive
- aluminium
- mixed
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0184—Manufacture or treatment of devices comprising intermetallic compounds of type A-15, e.g. Nb3Sn
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法，该制备方法将铝粉加入到纳米碳导电纤维材料溶液，实现了纳米碳导电纤维包覆铝粉，热处理后无团聚，能够紧密均匀结合铝粉，不仅具有改进的导电性，还可避免铝粉的氧化，该制备方法还避免了采用传统快热快冷处理中前驱体在高温下容易断裂及对加热设备特殊性的要求，获得的超导线材成分均匀，性能优良，有效降低了成本，利于进行规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及超导材料领域，具体涉及一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法。
背景技术
超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。高温超导材料的生产技术随着时间的发展不断成熟，价格也随之降低，市场竞争能力不断增加，具有体积小，重量轻，损耗低和传输容量大的优点，是传统电缆的升级换代产品。
在实用超导材料中，A15型金属间化合物由于具有较高的临界温度、临界磁场和临界电流密度，其开发和应用最为普遍和迅速。作为A15型金属间化合物的一种，Nb3Al超导材料具有更高的临界磁场和临界电流密度及更好的应变容许特性。粉末套管法技术，即PIT(Powder In Tube)技术，由于其工艺工艺流程短，容易控制，是目前制备Nb3Al线带材常采用的方法。然而线材制备过程中如何控制粉体的氧化，尤其是纳米尺度铝粉的氧化一直存在，纳米铝粉由于其颗粒细小比较面积很大，极容易吸附气体中的氧，在铝粉颗粒表面生成氧化铝，很大程度上降低了铝粉的反应活性。
添加纳米碳导电纤维材料是提高铝超导线材抗氧化性能、提高导电率的有效方法。
发明内容
本发明提供一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法，该制备方法将铝粉加入到纳米碳导电纤维材料溶液，实现了纳米碳导电纤维包覆铝粉，热处理后无团聚，能够紧密均匀结合铝粉，不仅具有改进的导电性，还可避免铝粉的氧化，该制备方法还避免了采用传统快热快冷处理中前驱体在高温下容易断裂及对加热设备特殊性的要求，获得的超导线材成分均匀，性能优良，有效降低了成本，利于进行规模化生产。
为了实现上述目的，本发明提供了一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备纳米碳导电纤维材料溶液
石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600-650℃加热，加热时间控制在10-15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；
纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150-200℃加热处理10-15min，加入银，在氮气和氦气的混合气体保护下在400-450℃加热30-45min，将银均匀分散在纳米碳纤维内；
将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150-250份异丙醇溶解，再加入分散剂、聚苯硫醚、PPS树脂，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25-30kHz，时间为1-2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；
（2）纳米碳导电纤维材料溶液中加入球形纳米铝粉，搅拌均匀后过滤得到滤渣，将所述滤渣真空干燥，得到混合粉体；所述球形纳米铝粉的质量为纳米碳导电纤维材料质量的50-80倍；
所述混合粉体在还原性气氛中进行热处理，所述热处理的温度为500℃-800℃，升温速度为20℃/min-50℃/min，得到纳米碳导电纤维材料铝粉；
（3）取纯度为99.999%的Nb粉和上述纳米碳导电纤维材料包覆铝粉，按照Nb和Al的原子比为3:1的比例混合，将混合粉末置于球磨罐中，加入球磨剂，进行高能球磨加工，所述球磨罐中球与混合粉末的质量比为10:（1-1.5），球磨罐中充入氮气，转速为1000-1500r/min，球磨时间为6-8h，制得铌铝过饱和固溶体，将制得的铌铝过饱和固溶体装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得单芯线前驱体；
（4）将制得的单芯线前驱体切割为等长的小段，将多根所述单芯线前驱体小段装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材多芯线前驱体，将制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体放入加热炉中，炉温设置为1050-1100℃，烧结2-4h，制得纳米碳导电纤维材料包覆铌铝超导线材。
优选的，所述步骤（2）中，所述的还原性气氛为氩气和氢气的混合气体，混合气体中氢气的体积百分含量为10％-15％，所述纳米碳导电纤维材料溶液的浓度为1mg/mL-3mg/mL。
具体实施方式
实施例一
石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600℃加热，加热时间控制在10min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上。
纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150℃加热处理10min，加入银，在氮气和氦气的混合气体保护下在400℃加热30min，将银均匀分散在纳米碳纤维内。
将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150份异丙醇溶解，再加入分散剂、聚苯硫醚、PPS树脂，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25kHz，时间为1h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液。
纳米碳导电纤维材料溶液中加入球形纳米铝粉，搅拌均匀后过滤得到滤渣，将所述滤渣真空干燥，得到混合粉体；所述球形纳米铝粉的质量为纳米碳导电纤维材料质量的50倍；所述纳米碳导电纤维材料溶液的浓度为1mg/mL。
所述混合粉体在还原性气氛中进行热处理，所述热处理的温度为500℃，升温速度为20℃/min，得到纳米碳导电纤维材料铝粉；所述的还原性气氛为氩气和氢气的混合气体，混合气体中氢气的体积百分含量为10％。
取纯度为99.999%的Nb粉和上述纳米碳导电纤维材料包覆铝粉，按照Nb和Al的原子比为3:1的比例混合，将混合粉末置于球磨罐中，加入球磨剂，进行高能球磨加工，所述球磨罐中球与混合粉末的质量比为10:1，球磨罐中充入氮气，转速为1000r/min，球磨时间为6h，制得铌铝过饱和固溶体，将制得的铌铝过饱和固溶体装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得单芯线前驱体。
将制得的单芯线前驱体切割为等长的小段，将多根所述单芯线前驱体小段装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材多芯线前驱体，将制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体放入加热炉中，炉温设置为1050℃，烧结2h，制得纳米碳导电纤维材料包覆铌铝超导线材。
实施例二
石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在650℃加热，加热时间控制在15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上。
纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在200℃加热处理15min，加入银，在氮气和氦气的混合气体保护下在450℃加热45min，将银均匀分散在纳米碳纤维内。
将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用250份异丙醇溶解，再加入分散剂、聚苯硫醚、PPS树脂，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为30kHz，时间为2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液。
纳米碳导电纤维材料溶液中加入球形纳米铝粉，搅拌均匀后过滤得到滤渣，将所述滤渣真空干燥，得到混合粉体；所述球形纳米铝粉的质量为纳米碳导电纤维材料质量的80倍；所述纳米碳导电纤维材料溶液的浓度为3mg/mL。
所述混合粉体在还原性气氛中进行热处理，所述热处理的温度为800℃，升温速度为50℃/min，得到纳米碳导电纤维材料铝粉；所述的还原性气氛为氩气和氢气的混合气体，混合气体中氢气的体积百分含量为15％。
取纯度为99.999%的Nb粉和上述纳米碳导电纤维材料包覆铝粉，按照Nb和Al的原子比为3:1的比例混合，将混合粉末置于球磨罐中，加入球磨剂，进行高能球磨加工，所述球磨罐中球与混合粉末的质量比为10:1.5，球磨罐中充入氮气，转速为1500r/min，球磨时间为8h，制得铌铝过饱和固溶体，将制得的铌铝过饱和固溶体装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得单芯线前驱体。
将制得的单芯线前驱体切割为等长的小段，将多根所述单芯线前驱体小段装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材多芯线前驱体，将制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体放入加热炉中，炉温设置为1100℃，烧结4h，制得纳米碳导电纤维材料包覆铌铝超导线材。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (2)
1.一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备纳米碳导电纤维材料溶液
石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600-650℃加热，加热时间控制在10-15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；
纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150-200℃加热处理10-15min，加入银，在氮气和氦气的混合气体保护下在400-450℃加热30-45min，将银均匀分散在纳米碳纤维内；
将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150-250份异丙醇溶解，再加入分散剂、聚苯硫醚、PPS树脂，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25-30kHz，时间为1-2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；
（2）纳米碳导电纤维材料溶液中加入球形纳米铝粉，搅拌均匀后过滤得到滤渣，将所述滤渣真空干燥，得到混合粉体；所述球形纳米铝粉的质量为纳米碳导电纤维材料质量的50-80倍；
所述混合粉体在还原性气氛中进行热处理，所述热处理的温度为500℃-800℃，升温速度为20℃/min-50℃/min，得到纳米碳导电纤维材料铝粉；
（3）取纯度为99.999%的Nb粉和上述纳米碳导电纤维材料包覆铝粉，按照Nb和Al的原子比为3:1的比例混合，将混合粉末置于球磨罐中，加入球磨剂，进行高能球磨加工，所述球磨罐中球与混合粉末的质量比为10:（1-1.5），球磨罐中充入氮气，转速为1000-1500r/min，球磨时间为6-8h，制得铌铝过饱和固溶体，将制得的铌铝过饱和固溶体装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得单芯线前驱体；
（4）将制得的单芯线前驱体切割为等长的小段，将多根所述单芯线前驱体小段装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材多芯线前驱体，将制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体放入加热炉中，炉温设置为1050-1100℃，烧结2-4h，制得纳米碳导电纤维材料包覆铌铝超导线材。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述的还原性气氛为氩气和氢气的混合气体，混合气体中氢气的体积百分含量为10％-15％，所述纳米碳导电纤维材料溶液的浓度为1mg/mL-3mg/mL。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710726454.0A CN107464631A (zh) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710726454.0A CN107464631A (zh) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107464631A true CN107464631A (zh) | 2017-12-12 |
Family
ID=60550238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710726454.0A Pending CN107464631A (zh) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107464631A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107464628A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-12 | 苏州南尔材料科技有限公司 | 一种纳米碳导电纤维钇铌铝超导材料的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101127261A (zh) * | 2006-07-24 | 2008-02-20 | 通用电气公司 | 掺杂的二硼化镁粉末及其制作方法 |
| CN103474168A (zh) * | 2012-06-07 | 2013-12-25 | 清华大学 | 超导线材 |
| CN106920597A (zh) * | 2017-03-11 | 2017-07-04 | 苏州思创源博电子科技有限公司 | 一种石墨烯包覆铌铝超导线材的制备方法 |
| CN106956063A (zh) * | 2017-05-29 | 2017-07-18 | 苏州南尔材料科技有限公司 | 一种利用堆焊材料焊接钻头的方法 |
-
2017
- 2017-08-22 CN CN201710726454.0A patent/CN107464631A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101127261A (zh) * | 2006-07-24 | 2008-02-20 | 通用电气公司 | 掺杂的二硼化镁粉末及其制作方法 |
| CN103474168A (zh) * | 2012-06-07 | 2013-12-25 | 清华大学 | 超导线材 |
| CN106920597A (zh) * | 2017-03-11 | 2017-07-04 | 苏州思创源博电子科技有限公司 | 一种石墨烯包覆铌铝超导线材的制备方法 |
| CN106956063A (zh) * | 2017-05-29 | 2017-07-18 | 苏州南尔材料科技有限公司 | 一种利用堆焊材料焊接钻头的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107464628A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-12 | 苏州南尔材料科技有限公司 | 一种纳米碳导电纤维钇铌铝超导材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106920597A (zh) | 一种石墨烯包覆铌铝超导线材的制备方法 | |
| CN108251076B (zh) | 碳纳米管-石墨烯复合散热膜、其制备方法与应用 | |
| CN108145169B (zh) | 一种高强高导石墨烯增强铜基复合材料及制备方法与应用 | |
| CN106898432A (zh) | 一种石墨烯钇铌铜超导材料的制备方法 | |
| CN108573763B (zh) | 电线电缆导体、石墨烯包覆金属粉体和导体的制备方法 | |
| CN104700961A (zh) | 一种石墨烯/银复合材料及其制备方法 | |
| CN111408714B (zh) | 双尺度结构原位生长石墨烯增强铜基复合材料的制备方法 | |
| CN105695788A (zh) | 一种石墨烯增强镍基复合材料及其制备方法 | |
| CN110157931B (zh) | 一种具有三维网络结构的纳米碳增强金属基复合材料及其制备方法 | |
| CN105931750A (zh) | 石墨烯包覆硼粉制备二硼化镁超导线材的方法 | |
| CN106876041A (zh) | 一种石墨烯钇钡铜超导材料的制备方法 | |
| CN111154994B (zh) | 石墨烯铝复合材料及其制备方法 | |
| CN107464631A (zh) | 一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法 | |
| CN113977133A (zh) | 一种用于铜铝过渡线夹的耐腐蚀复合钎料及其制备方法 | |
| CN104600259B (zh) | 层状结构的锂电池负极材料及其制备方法 | |
| CN111943681B (zh) | 超导新材料的制备方法 | |
| CN106876042A (zh) | 一种高温烧结法制备铌铝超导材料的方法 | |
| CN110695372B (zh) | 一种稀土元素改善铜—石墨烯界面的制备方法 | |
| CN107705919A (zh) | 一种纳米碳导电纤维钇钡铜超导材料的制备方法 | |
| CN116727676A (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管增强的高导电铜基复合材料的制备方法 | |
| CN109950478A (zh) | 一种电极材料的包覆方法及其包覆物与应用 | |
| CN107815009A (zh) | 一种导电塑料及制备方法 | |
| CN107527693A (zh) | 一种高温烧结法制备超导材料的方法 | |
| CN107564622A (zh) | 一种钇铌铜超导材料的制备方法 | |
| CN107163912A (zh) | 一种mwcnts吸波剂、其制备方法及吸波材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171212 |