CN109585087A - 一种金属铠装的高温超导线及其制备方法 - Google Patents

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李力
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李柱永
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Abstract

本发明涉及超导带材技术领域，尤其涉及一种金属铠装的高温超导线及其制备方法。本发明公开了一种金属铠装的高温超导线的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将第二代高温超导带材用高温焊锡进行堆叠焊接，制得超导线；步骤2：采用低温焊锡用金属对所述超导线进行铠装，得到金属铠装的高温超导线。用该制备方法得到的金属铠装的高温超导线扭绕后内部带材结合紧密，未变形，且其临界电流与铠装前的超导线临界电流之比高于95％，解决了现有的超导线的超导带材堆叠的结合力不足，从而无法满足其侧向扭绕的技术问题。

Description

一种金属铠装的高温超导线及其制备方法
技术领域
本发明涉及超导带材技术领域，尤其涉及一种金属铠装的高温超导线及其制备方法。
背景技术
自1911年荷兰莱顿(Leiden)大学的卡末林·昂纳斯(Kamerlingh Onnes)教授在实验室首次发现超导现象以来，超导材料及其应用一直是当代科学技术最活跃的前沿研究领域之一。在过去的十几年间，以高温超导为主的超导电力设备的研究飞速发展，在超导储能、超导电缆、超导限流器、超导变压器等领域取得显著成果。
临界熔点、临界磁场及临界电流是所有超导材料的三个固有临界参数，只有同时满足三种临界条件时超导材料才会处于超导状态，是影响超导应用的最为重要的因素。其中，临界电流是指在超导状态下，超导线能够通过的最大电流，这是衡量超导线载流能力最重要的指标。
为了提升大型超导电力设备中超导线缆的载流能力，常常需要将带材并联使用。目前，超导带材的堆叠工艺已经成熟。但是，在制作超导线缆时，由于堆叠带材的结合力不足以满足其侧向扭绕，因此在扭绕过程中极易造成带材中某结合层剥落。
发明内容
本发明提供了一种金属铠装的高温超导线及其制备方法，解决了现有的超导线的超导带材堆叠的结合力不足，从而无法满足其侧向扭绕的问题。
其具体技术方案如下：
本发明提供了一种金属铠装的高温超导线的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将第二代高温超导带材用高温焊锡进行堆叠焊接，制得超导线；
步骤2：采用低温焊锡用金属对所述超导线进行铠装，得到金属铠装的高温超导线。
需要说明的是，第二代高温超导带材较第一代高温超导带材成本降低的预期更大，相同磁场下通流能力更强，是超导材料实用化最有前景的一类材料。
第二代高温起导带材需先切割成细丝再进行堆叠，切割前和切割后的带材厚度一致。带材切丝为现有技术，此处不做赘述。
第二代高温超导带材厚度约0.1-0.2mm，宽度有4cm/10cm等规格，如果是4cm宽的带材需要用2-5根(不同厂家带材厚度不一)。
需要说明的是，高温焊锡后，第二代高温超导带材料之间通过焊锡层连接。
更优选地，步骤2中超导线先置于用于铠装的金属表面，然后再放入凹槽中。
优选地，所述高温焊锡的熔点为200℃-250℃。
优选地，所述低温焊锡的熔点小于所述高温焊锡的熔点，且所述高温焊锡的熔点与所述低温焊锡的熔点差值为20℃以上。
更优选地，低温焊锡的熔点小于200℃，进一步优选为170℃以下，最优选为130℃。
需要说明的是，此处低温焊锡的熔点只需低于步骤1中高温焊锡的熔点即可，高温焊锡与低温焊锡的温差越大，可以确保低温焊锡处理时，高温焊锡焊接完全且不发生相变。
优选地，所述铠装具体为：
将所述超导线和所述金属一同置于盛有低温焊锡的可调温凹槽中，所述超导线和所述金属均浸没在所述低温焊锡中，且所述超导线位于所述金属的表面，然后对所述金属进行压合，将所述超导线铠装在所述金属内侧。
可调温凹槽，可以调节熔点，保证低温焊锡熔化。
优选地，步骤2所述压合的装置为压合装置；
所述压合装置设置在所述凹槽内。
优选地，步骤3所述将所述超导线铠装在所述金属中之后，得到所述金属铠装的高温超导线之前，还包括：冷却进行固化。
更优选地，冷却为自然冷却或吹冷风冷却。
优选地，所述压合具体为：
用牵引装置将所述超导线和所述金属同时牵引出凹槽，在所述牵引的同时，所述凹槽内所述压合装置对所述金属的两侧进行压合。
压合后的金属将超导线包裹，使得超导线与金属之间充满焊锡。
需要说明的是，所述凹槽为两端开口，超导线和金属从一端进入，另一端牵引出去。
待铠装后的金属和超导线从凹槽中出来后，通过金属孔具辞掉金属外表面的焊锡。
优选地，所述牵引的速率为3cm/s-4cm/s。
优选地，所述金属选自黄铜、紫铜或不锈钢，更优选为紫铜。
优选地，所述超导线的截面为正方形；
正方形接近于圆线，方便加工。
所述金属铠装的高温超导线的截面为圆形。
本发明还提供了上述制备方法制得的金属铠装的高温超导线。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种金属铠装的高温超导线的制备方法，该制备方法通过对第二代高温超导带材用高温焊锡进行堆叠制得超导线后，再采用低温焊锡用金属对超导线进行铠装，得到金属铠装的高温超导线。第二代高温超导带材通过高温焊锡堆叠成超线，可以加强第二代高温超导带材之间的结合力，超导线通过金属的铠装，进一步加强了第二代高温超导带材之间的结合力，从而提高了载流能力，克服超导线扭绕时出现超导带材结合层剥落的现象。另外，采用不同熔点的焊锡，确保起导带材细丝层间焊锡不受后续铠装工艺焊接的影响。一体化成型的制备方法省去了一些冗余的工艺流程，减少超导方形线在铠装工艺中受损的可能性，并提升了制备效率。该金属铠装的高温超导线由于其扭绕性能好，可制成超导电缆，用于大型起导设备中。由实验数据可知，用该制备方法得到的金属铠装的高温超导线扭绕后内部带材结合紧密，未变形，且临界电流与铠装前的超导线临界电泳之比高于95％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的金属铠装的高温超导线的制备流程图；
其中，图示说明如下：
1、超导线；2、金属；3、压合装置；4、低温焊锡的焊锡。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种金属铠装的高温超导线及其制备方法，用于解决现有的超导线的超导带材堆叠的结合力不足，从而无法满足其侧向扭绕的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
金属铠装的高温超导线的制备：
(1)将6根第二代高温超导带材切割成细丝使用熔点在200-250℃的焊锡进行堆叠，制备成截面为正方形的超导线；
(2)将第二代高温超导带材堆叠而成的正方形超导线与用于铠装的金属紫铜放置于盛放了低温焊锡(熔点为130℃)的可调温凹槽中。
(3)调节凹槽内低温焊锡的温度，保证低温焊锡熔化，并低于高温焊锡熔点，将堆叠带材和用于铠装的金属浸没在低温焊锡中。
(4)通过牵引装置以3cm/s-4cm/s牵引超导线与铠装金属前进，同时使用压合装置对金属两侧向上施力，将金属闭合为圆柱体形。此时，在封闭金属内部为正方形超导线与用于固定的低温焊锡。
(5)冷却成品，至低温焊锡呈固态，得到金属铠装的高温超导线。
实施例2
金属铠装的高温超导线的制备：
本实施例步骤(2)低温焊锡的熔点为170℃，其它步骤同实施例1。
对比例1
金属铠装的高温超导线的制备：
本对比例步骤(2)低温焊锡的熔点为200℃，其它步骤同实施例1。
实施例3
检测实施例1、实施例2、对比例1制备得到的金属铠装的高温超导线和未进行铠装的超导线的临界电流和扭绕后的外观。
如表1所示，实施例1和2制备得到的金属铠装的高温超导线内部带材结合紧密，未变形，且其临界电流与铠装前的超导线临界电流之比高于95％，而低温焊锡的熔点与高温焊锡相同时，金属铠装的高温超导线内部带材结构松散，不呈方形。未铠装的超导线就是超导方形线，其载流能力基本就是多根超导扁带堆叠加起来的载流能力，虽然临界电流高，但是机械强度不足无法使用。
表1不同超导线外观和临界电流比
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种金属铠装的高温超导线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将第二代高温超导带材用高温焊锡进行堆叠焊接，制得超导线；
步骤2：采用低温焊锡用金属对所述超导线进行铠装，得到金属铠装的高温超导线。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温焊锡的熔点为200℃-250℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低温焊锡的熔点小于所述高温焊锡的熔点，且所述高温焊锡的熔点与所述低温焊锡的熔点差值为20℃以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铠装具体为：
将所述超导线和所述金属一同置于盛有低温焊锡的可调温凹槽中，所述超导线和所述金属均浸没在所述低温焊锡中，且所述超导线位于所述金属的表面，然后对所述金属进行压合，将所述超导线铠装在所述金属内侧。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2所述压合的装置为压合装置；
所述压合装置设置在所述凹槽内。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述压合具体为：
用牵引装置将所述超导线和所述金属同时牵引出所述凹槽，在所述牵引的同时，所述凹槽内所述压合装置对所述金属的两侧进行压合。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述牵引的速率为3cm/s-4cm/s。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属选自黄铜、紫铜或不锈钢。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超导线的截面为正方形；
所述金属铠装的高温超导线的截面为圆形。
10.权利要求1至9任意一项所述的制备方法制得的金属铠装的高温超导线。
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