CN109698046B - 一种铁基超导加强带及其制备方法 - Google Patents

一种铁基超导加强带及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109698046B
CN109698046B CN201910036470.6A CN201910036470A CN109698046B CN 109698046 B CN109698046 B CN 109698046B CN 201910036470 A CN201910036470 A CN 201910036470A CN 109698046 B CN109698046 B CN 109698046B
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
based superconducting
reinforcing
solder
tape
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
CN201910036470.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109698046A (zh
Inventor
马衍伟
黄河
王栋樑
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.)
Institute of Electrical Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Electrical Engineering of CAS
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 Institute of Electrical Engineering of CAS filed Critical Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority to CN201910036470.6A priority Critical patent/CN109698046B/zh
Publication of CN109698046A publication Critical patent/CN109698046A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109698046B publication Critical patent/CN109698046B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06—Films or wires on bases or cores
    • 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

本发明公开了一种铁基超导加强带及其制备方法。该铁基超导加强带在铁基超导带材的至少一个表面上设置加强金属层，并在加强金属层与铁基超导带材间设置焊料层，通过三层配合使用，可在不影响铁基超导带材性能的前提下，极大地提高其机械强度，例如，采用铁基超导带材制备超导磁体并绕制超导线圈时，铁基超导带材能够承受更大的张力、弯曲应力，将有助于其实际应用。该制备方法操作简单，效果显著，能够制备百米、千米级铁基超导加强带。

Description

一种铁基超导加强带及其制备方法
技术领域
本发明属于超导材料技术领域，具体涉及一种铁基超导加强带及其制备方法。
背景技术
目前，铁基超导材料是日本东京工业大学于2008年发现的一种新型高温超导材料[Iron-based layered superconductor LaO1-xFxFeAs(x＝0.05-0.12)with Tc＝26K.J.Am.Chem.Sco.130,3296-3297(2008)]。其具有临界电流密度高、上临界场高、各向异性小、临界电流的强磁场依赖性小等特点，因此铁基超导材料受到国际上的广泛关注。铁基超导材料有望成为4.2K-30K温度区间高场应用的主要超导材料，在医疗、能源、交通及国防等领域得到广泛应用。采用铁基超导材料制备的超导带材其临界电流密度在10T的磁场下最高已经达到1.5×105A/cm2[High transport current superconductivity in powder-in-tube Ba0.6K0.4Fe2As2tapes at 27T.Supercond.Sci.Tech.31,015017(2018)]，超过105A/cm2这一实用化门槛。
目前主要采用粉末装管法(Power-in-tube,PIT)制备铁基超导带材，该方法制备工艺简单，适合规模化生产，制备的七芯铁基超导带材已经达到百米量级[Superconducting Properties of 100-m Class Sr0.6K0.4Fe2As2Tape and PancakeCoils.IEEE Trans.Appl.Supercond.27,1-5(2017)]。铁基超导带材在制备过程中需要对其进行高温热处理，以使超导成相，并且增加铁基超导晶粒之间的连接性。由于合成铁基超导的部分元素较为活泼，导致超导芯与包套材料在高温热处理过程中产生反应，生成一定厚度的反应层，阻碍了电流的传播。金属银与超导芯的相容性较好，在热处理过程中不会与超导芯发生反应，所以目前主要采用银作为铁基超导带材的包套材料。在实际应用过程中，例如在制备超导磁体时，超导带材会以线圈的形式绕制，此时超导带材会承受高的弯曲应力，另外超导线圈在磁场环境中通过大电流时，超导带材会受到大的洛伦兹力作用，而银的机械强度较低，不足以保护具有陶瓷脆性的超导芯。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有铁基超导带材机械强度不高，容易造成超导芯破坏的缺陷，进而提供一种能够大幅度提高铁基超导带材机械强度的铁基超导加强带及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所提供的铁基超导加强带，包括铁基超导带材，还包括，
加强金属层，设置于所述铁基超导带材的至少一个表面上；
焊料层，设置于所述铁基超导带材与所述加强金属层间。
进一步地，所述加强金属层的厚度为0.01-10mm，优选为0.03-0.1mm。
进一步地，所述焊料层的厚度为1-1000μm，优选为10-100μm。
进一步地，所述加强金属层中的加强金属为金、银、铜、铁、钴、镍、铝、铬、锆、钽、钛、钼、铌中的一种或至少两种组成的合金，或低碳钢或不锈钢；
所述焊料层中的焊料为锡、铅、铜、银中至少一种元素构成；
所述铁基超导带材包含至少为1芯的超导芯和包裹所述超导芯的金属包套。
进一步地，所述焊料层中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为(60-65)：(35-40)；或，
所述焊料层中的焊料由锡和铜组成，锡和铜的质量比为(99-99.5)：(0.5-1)；或，
所述焊料层中的焊料由锡和银组成，锡和银的质量比为(99.5-99.9)：(0.1-0.5)。
进一步地，所述焊料层中还包括助焊剂，所述助焊剂与所述焊料的质量比为(0.1-10)：(90-99.9)。
此外，本发明还提供了上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
将加强金属裁剪成带状金属；
将所述带状金属置于所述铁基超导带材表面上，并使两者间存在间隙；
向所述间隙中注入焊料并依次加热和冷却，制得所述铁基超导加强带。
进一步地，所述带状金属比所述铁基超导带材宽0-10mm，优选为0.2-1mm。
进一步地，所述加热的温度为50-1000℃，优选为100-250℃；
所述间隙的宽度为1-1000μm，优选为10-100μm。
进一步地，还包括将所述带状金属与铁基超导带材均于0-1000MPa的纵向张力下拉伸的步骤；优选的纵向张力为10-100MPa。
还包括向所述间隙中注入助焊剂的步骤，所述助焊剂与所述焊料的质量比为(0.1-10)：(90-99.9)。
进一步地，所述无机助焊剂为酸类无机助焊剂，例如可为磷酸、硫酸；
所述有机助焊剂为醇类有机助焊剂和/或松香，所述醇类有机助焊剂可为乙醇、丙醇、丁醇。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所提供的铁基超导加强带，在铁基超导带材的至少一个表面上设置加强金属层，并在加强金属层与铁基超导带材间设置焊料层，通过三层配合使用，可在不影响铁基超导带材性能的前提下，极大地提高其机械强度，例如，采用铁基超导带材制备超导磁体并绕制超导线圈时，铁基超导带材能够承受更大的张力、弯曲应力，将有助于其实际应用。
(2)本发明所提供的铁基超导加强带，通过优化加强金属层和焊料层的厚度，能进一步地保护具有陶瓷脆性的超导芯，同时，能提高铁基超导带材对张力、弯曲应力的耐受程度；通过优化焊料层中的焊料的组成，能有效将加强金属层和铁基超导带材粘结在一起，同时，优化的焊料组成同样有助于提高铁基超导加强带的机械强度。
(3)本发明所提供的铁基超导加强带的制备方法，将加强金属裁剪成带状金属；将带状金属置于所述铁基超导带材表面上，并使两者间存在间隙；向间隙中注入焊料并依次加热和冷却，制得铁基超导加强带，该制备方法操作简单，效果显著，能够制备百米、千米级铁基超导加强带。
(4)本发明所提供的铁基超导加强带的制备方法，将带状金属与铁基超导带材均于0-1000MPa的纵向张力下拉伸，保证了带状金属和铁基超导带材具有良好的平整性，从而有利于两者复合在一起，最终提高铁基超导加强带的机械性能；通过在间隙中注入助焊剂，可以去除带状金属表面的氧化层，并与焊料配合来为带状金属和铁基超导带材提供张力，从而有助于提高机械性能；通过将间隙宽度设置为1-1000μm，能使焊料和助焊剂在毛细作用下浸润到带材表面，达到有效焊接的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中铁基超导加强带(双面含有加强金属层)的横截面示意图；
图2为本发明实施例中铁基超导加强带(单面含有加强金属层)的横截面示意图；
图3为本发明实例1中铁基超导加强带在4.2K下的应力应变图；
附图标记说明：
0-铁基超导带材；0-1-超导芯；0-2-金属包套；2-加强金属层；3-焊料层。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种铁基超导加强带，如图1所示，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.03mm的蒙乃尔合金板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为100μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.03mm的蒙乃尔合金板裁剪成比铁基超导带材宽0.5mm的窄带，即蒙乃尔合金带；
(2)对蒙乃尔合金带和铁基超导带材施加30MPa的纵向张力，保证蒙乃尔合金带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整蒙乃尔合金带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片蒙乃尔合金带之间，带材与蒙乃尔合金带之间的间隙为100μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
如图3所示，经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力为135MPa。
实施例2
本实施例提供了一种铁基超导加强带，如图2所示，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为一层，设置于铁基超导带材0的上表面，其中加强金属层2为厚度为0.1mm的铜板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为100μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.1mm的铜板裁剪成与铁基超导带材宽度相同的窄带，即铜带；
(2)对铜带和铁基超导带材施加30MPa的纵向张力，保证铜带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整铜带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于铜带一侧，带材与铜带之间的间隙为100μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于100MPa。
实施例3
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.06mm的蒙乃尔板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为100μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.06mm的蒙乃尔板裁剪成比铁基超导带材宽0.5mm的窄带，即蒙乃尔带；
(2)对蒙乃尔带和铁基超导带材施加50MPa的纵向张力，保证蒙乃尔带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整蒙乃尔带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片蒙乃尔带之间，带材与蒙乃尔带之间的间隙为100μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力为205MPa。
实施例4
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.03mm的铜板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为100μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.03mm的铜板裁剪成与铁基超导带材宽度相同的窄带，即铜带；
(2)对铜带和铁基超导带材施加10MPa的纵向张力，保证铜带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整铜带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片铜带之间，带材与铜带之间的间隙为100μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力为100MPa。
实施例5
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.06mm的蒙乃尔合金板(铜镍合金)；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为100μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.06mm的蒙乃尔合金板(铜镍合金)裁剪成比铁基超导带材宽0.5mm的窄带，即蒙乃尔合金带；
(2)对蒙乃尔合金带和铁基超导带材施加50MPa的纵向张力，保证蒙乃尔合金带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整蒙乃尔合金带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片蒙乃尔合金带之间，带材与蒙乃尔合金带之间的间隙为100μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于135MPa。
实施例6
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.03mm的哈氏合金板(镍铬合金)；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为100μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.03mm的哈氏合金板(镍铬合金)裁剪成比铁基超导带材宽0.5mm的窄带，即蒙乃尔合金带；
(2)对哈氏合金带和铁基超导带材施加50MPa的纵向张力，保证哈氏合金带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整哈氏合金带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片哈氏合金带之间，带材与哈氏合金带之间的间隙为100μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时(型变量大于0.3％时铁基超导带材性能明显下降)，能够承受的应力为158MPa。
实施例7
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含6芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.1mm的不锈钢合金板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为20μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为63:37；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.1mm的不锈钢合金板裁剪成比铁基超导带材宽1mm的窄带，即不锈钢合金带；
(2)对不锈钢合金带和铁基超导带材施加30MPa的纵向张力，保证不锈钢合金带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整不锈钢合金带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片不锈钢合金带之间，带材与不锈钢合金带之间的间隙为20μm；
(4)将含有63％的Sn、37％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到200℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
经测试，本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于135MPa。
实施例8
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.1mm的铜板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为20μm，焊料层3中的焊料为纯锡；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.1mm的铜板裁剪成比铁基超导带材宽1mm的窄带，即铜带；
(2)对铜带和铁基超导带材施加30MPa的纵向张力，保证铜带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整铜带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片铜带之间，带材与铜带之间的间隙为20μm；
(4)将纯锡和助焊剂填入间隙中并加热到280℃，保证纯锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于100MPa。
实施例9
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.1mm的铜板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为20μm，焊料层3中的焊料由锡和铜组成，锡和铜的质量比为99.3:0.7；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.1mm的铜板裁剪成比铁基超导带材宽1mm的窄带，即铜带；
(2)对铜带和铁基超导带材施加30MPa的纵向张力，保证铜带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整铜带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片铜带之间，带材与铜带之间的间隙为20μm；
(4)将含有99.3％的Sn、0.7％的Cu的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到250℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为93：7，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于100MPa。
实施例10
本实施例提供了一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材0，其包含12芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为0.1mm的铜板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为20μm，焊料层3中的焊料由锡和银组成，锡和银的质量比为99.7:0.3；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为0.1mm的铜板裁剪成比铁基超导带材宽1mm的窄带，即铜带；
(2)对铜带和铁基超导带材施加100MPa的纵向张力，保证铜带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整铜带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片铜带之间，带材与铜带之间的间隙为20μm；
(4)将含有99.3％的Sn、0.3％的Ag的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到250℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为93：7，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于100MPa。
实施例11
本实施例提供了一种铁基超导加强带，如图1所示，包括铁基超导带材0，其包含8芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为5mm的铁板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为500μm，焊料层3中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为60:40；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为5mm的铁板裁剪成比铁基超导带材宽2mm的窄带，即铁带；
(2)对铁带和铁基超导带材施加500MPa的纵向张力，保证铁带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整铁带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片铁带之间，带材与铁带之间的间隙为500μm；
(4)将含有60％的Sn、40％的Pb的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到350℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为95：5，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于100MPa。
实施例12
本实施例提供了一种铁基超导加强带，如图1所示，包括铁基超导带材0，其包含8芯的超导芯0-1和包裹超导芯的金属包套0-2，还包括，
加强金属层2，该加强金属层2为两层，分别设置于铁基超导带材0的上下表面，其中加强金属层2为厚度为10mm的锆板；
焊料层3，设置于铁基超导带材0与加强金属层2间，其中焊料层3的厚度为1000μm，焊料层3中的焊料由锡和银组成，锡和银的质量比为99.8:0.2；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
(1)将厚度为10mm的铁板裁剪成比铁基超导带材宽5mm的窄带，即锆带；
(2)对锆带和铁基超导带材施加1000MPa的纵向张力，保证锆带和铁基超导带材具有良好的平整性；
(3)调整锆带和铁基超导带材的相对位置，使铁基超导带材处于两片锆带之间，带材与锆带之间的间隙为1000μm；
(4)将含有99.8％的Sn、0.2％的Ag的焊锡和助焊剂填入间隙中并加热到1000℃，保证焊锡和助焊剂的质量比为90：10，待焊料填涂均匀后，降低温度，清洗残余助焊剂，完成焊接，制得铁基超导加强带。
本实施例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力大于135MPa。
对比例1
本对比例提供了一种铁基超导带材，其采用实施例1中的铁基超导带材。
如图3所示，经测试，本对比例中制得铁基超导加强带在液氦(4.2K)下、形变量为0.3％时，能够承受的应力为35MPa。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种铁基超导加强带，包括铁基超导带材，其特征在于，还包括，
加强金属层，设置于所述铁基超导带材的至少一个表面上，所述加强金属层的厚度为0.03-0.1mm；
焊料层，设置于所述铁基超导带材与所述加强金属层间，所述焊料层的厚度为10-100μm；
上述铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
将加强金属裁剪成带状金属；
将所述带状金属置于所述铁基超导带材表面上，并使两者间存在间隙，所述间隙的宽度为1-1000 μm；
向所述间隙中注入焊料并依次加热和冷却，制得所述铁基超导加强带。
2.根据权利要求1所述的铁基超导加强带，其特征在于，所述加强金属层中的加强金属为金、银、铜、铁、钴、镍、铝、铬、锆、钽、钛、钼、铌中的一种或至少两种组成的合金，或低碳钢或不锈钢；
所述焊料层中的焊料为锡、铅、铜、银中至少一种元素构成；
所述铁基超导带材包含至少为1芯的超导芯和包裹所述超导芯的金属包套。
3.根据权利要求1或2所述的铁基超导加强带，其特征在于，所述焊料层中的焊料由锡和铅组成，锡和铅的质量比为（60-65）：（35-40）；或，
所述焊料层中的焊料由锡和铜组成，锡和铜的质量比为（99-99.5）：（0.5-1）；或，
所述焊料层中的焊料由锡和银组成，锡和银的质量比为（99.5-99.9）：（0.1-0.5）。
4.根据权利要求3所述的铁基超导加强带，其特征在于，所述焊料层中还包括助焊剂，所述助焊剂与所述焊料的质量比为（0.1-10）：（90-99.9）。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的铁基超导加强带的制备方法，包括如下步骤：
将加强金属裁剪成带状金属；
将所述带状金属置于所述铁基超导带材表面上，并使两者间存在间隙，所述间隙的宽度为1-1000 μm；
向所述间隙中注入焊料并依次加热和冷却，制得所述铁基超导加强带。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述带状金属比所述铁基超导带材宽0-10 mm。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为100-1000 ℃。
8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，还包括将所述带状金属与铁基超导带材均于0-1000 MPa的纵向张力下拉伸的步骤；
还包括向所述间隙中注入有机或者无机助焊剂的步骤，所述助焊剂与所述焊料的质量比为（0.1-10）：（90-99.9）。
CN201910036470.6A 2019-01-15 2019-01-15 一种铁基超导加强带及其制备方法 Active CN109698046B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910036470.6A CN109698046B (zh) 2019-01-15 2019-01-15 一种铁基超导加强带及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910036470.6A CN109698046B (zh) 2019-01-15 2019-01-15 一种铁基超导加强带及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109698046A CN109698046A (zh) 2019-04-30
CN109698046B true CN109698046B (zh) 2020-09-15

Family

ID=66233551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910036470.6A Active CN109698046B (zh) 2019-01-15 2019-01-15 一种铁基超导加强带及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109698046B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110875106B (zh) * 2019-11-15 2021-07-06 西部超导材料科技股份有限公司 一种高强度Bi-2223超导带材及其制备方法
CN115171973B (zh) * 2022-06-30 2023-03-03 上海超导科技股份有限公司 铜银合金加强的超导带材、加强方法及超导线圈

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548345A (zh) * 2007-08-14 2009-09-30 住友电气工业株式会社 超导带及其制造方法
CN101814343A (zh) * 2010-05-17 2010-08-25 重庆大学 加强型铋系高温超导带材及制备方法
JP2013084382A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材及びその製造方法
WO2014126149A1 (ja) * 2013-02-15 2014-08-21 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材
WO2014203494A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Reinforced superconducting wire and method for manufacturing the same
CN107427969A (zh) * 2016-03-22 2017-12-01 株式会社田村制作所 无铅软钎料合金、助焊剂组合物、焊膏组合物、电子电路基板和电子控制装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548345A (zh) * 2007-08-14 2009-09-30 住友电气工业株式会社 超导带及其制造方法
CN101814343A (zh) * 2010-05-17 2010-08-25 重庆大学 加强型铋系高温超导带材及制备方法
JP2013084382A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材及びその製造方法
WO2014126149A1 (ja) * 2013-02-15 2014-08-21 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材
WO2014203494A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Reinforced superconducting wire and method for manufacturing the same
CN107427969A (zh) * 2016-03-22 2017-12-01 株式会社田村制作所 无铅软钎料合金、助焊剂组合物、焊膏组合物、电子电路基板和电子控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109698046A (zh) 2019-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9972423B2 (en) Reinforced superconducting wire and method for manufacturing the same
EP2357656A1 (en) Method for producing metal laminated substrate for oxide superconducting wire, and oxide superconducting wire using the substrate
JP5097044B2 (ja) 金属コーティング層を用いた超伝導薄膜線材およびその接合方法
CN109698046B (zh) 一种铁基超导加强带及其制备方法
WO2018181561A1 (ja) 接続構造体
CN105390902A (zh) 一种用于稀土钡铜氧高温超导导线的超导接头制作方法
JP3386942B2 (ja) 酸化物超電導コイル及びその製造方法
CN109564801A (zh) 氧化物超导线材
EP2056305A1 (en) Superconducting coil and superconducting conductor for use therein
CN105390830A (zh) 实现稀土钡铜氧高温超导导线之间超导连接的方法及结构
JP4728007B2 (ja) 二硼化マグネシウムを用いた永久電流スイッチおよびその製造方法
JP2004192934A (ja) 超電導線材およびその製法
JP6704589B2 (ja) Ｎｂ３Ａｌ超伝導線材用前駆体線材及びＮｂ３Ａｌ超伝導線材
JP6101490B2 (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体及び超電導機器
JP6329736B2 (ja) 積層パンケーキ型超電導コイル及びそれを備えた超電導機器
JP2009117202A (ja) 超電導テープ、超電導テープの製造方法、コイル、およびマグネット
CN114220650B (zh) 一种第二代高温超导带材闭合线圈及其制备方法
JP2013247011A (ja) 酸化物超電導線材及びその製造方法
CN110494935A (zh) 超导线材以及超导线圈
Hazelton 2G HTS properties beyond critical current
CN115171973B (zh) 铜银合金加强的超导带材、加强方法及超导线圈
Nomura et al. Construction of a solenoid magnet with a new aluminium stabilized superconductor
CN109065256A (zh) 一种超导带材封装结构及其制备方法
CN114005671B (zh) 一种采用无绝缘MgB2线材绕制超导磁体的方法
JPH08315655A (ja) 超伝導線及びその製造方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant