CN109741878A - 一种高温超导材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料制备工艺技术领域，具体涉及一种高温超导材料的制备方法。所述方法包括：将Bi‑2212粉末装入密封银管，得到单芯棒，然后进行多次的拉拔和组装加工，得到Bi‑2212多芯线材，采用3D打印或者离子镀的方式在线材表面进行条纹或者网格状的高强度材料包覆，以提高线材的力学性能，随后在包覆材料表面以3D打印或者离子镀的方式包覆一层薄银层，防止氧气氛热处理过程中高强度材料发生氧化，同时留有一定的面积不进行任何处理以实现热处理过程中的氧扩散。通过本发明制备方法获得的Bi‑2212超导线材，在有效提高线材力学性能的同时，能够保证线材具有高的临界电流，满足了高磁场条件应用对超导线材的要求。
Description
技术领域
本发明属于材料制备工艺技术领域，涉及一种高温超导材料的制备方法。
背景技术
在高温超导体系中，Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)的超导转变温度Tc约为90K，具有高达100T以上的不可逆场(4.2K)，在45T的高磁场条件下依然能够承载具有实际应用意义的工程电流密度，是唯一可以制备成各向同性圆线且应用于高磁场条件下的高温超导材料。
Bi-2212超导线材采用粉末装管法制备，加工工序包括将前驱粉装入金属管(基体材料)后，通过拉拔、组装和再拉拔加工得到多芯线材。基体材料的选择必须满足如下两个条件：一是保证超导芯丝不和基体材料发生反应，二是实现在高温热处理(890℃-900℃)过程中的氧扩散。目前已知的仅有金属银和部分银合金满足上述条件，由于银的力学性能很差，应用于高磁场环境时，在较低的洛伦兹力作用下，Bi-2212超导线材性能就会发生大幅的下降，甚至完全消失。因此，Bi-2212要满足高磁场条件下的应用，必须改善其力学性能，使Bi-2212能够承受高磁场条件下产生的大的洛伦兹力。
当前，Bi-2212力学性能改善的研究主要集中于在银基体中添加合金元素来提高线材的力学性能。通过添加合金元素的方式对力学性能改善程度有限，另一方面线材要经过高温热处理，该过程中合金元素会一定程度上从基体材料扩散进入芯丝内部，与Bi-2212的组元元素发生反应，导致Bi-2212相的配比发生偏离，超导性能特别是临界电流下降。因此，开发新的Bi-2212超导线材制备方法，在保证线材具有高临界电流的前提下，有效改善其力学性能，是Bi-2212超导线材满足高磁场条件应用的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高温超导材料的制备方法，在保证线材具有高临界电流的前提下，有效改善Bi-2212超导线材的力学性能，满足高场磁体对超导线材的应用要求。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)采用粉末装管法与密封焊接技术将Bi-2212粉末制备成单芯棒；
(2)将所述单芯棒按照10％-20％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm-3mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后选取若干根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；
(4)将所述一次复合棒按照10％-20％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm-3mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将选取若干根二次亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，制成二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按照10％-20％的道次加工量拉拔加工至直径为0.5mm-1.2mm的圆线，制成前驱体线材；
(7)将所述前驱体线材进行增强，制成增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在纯氧条件下进行热处理，随炉冷却至室温，得到Bi-2212超导线材。
进一步地，所述步骤1，具体包括以下步骤：
(1.1)在真空或氧气氛条件下，将Bi-2212粉末装入密封银管内，所述密封银管的内径为10mm-30mm，壁厚1mm-2mm；
(1.2)将密封银管的另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒。
进一步地，所述步骤3，具体包括以下步骤：
(3.1)将所述一次亚组元切断为等长的数段；
(3.2)将19根或者37根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒。
进一步地，所述步骤(3.2)中第一银管的内径为5mm-21mm，壁厚0.5mm-1.5mm。
进一步地，所述步骤5，具体包括以下步骤：
(5.1)将所述二次亚组元切断为等长的数段；
(5.2)将19根或者37根二次亚组元按密排六方的形式装入第二银管内；
(5.3)将所述第二银管中心的一根二次亚组元替换为尺寸相同的银六方棒，制成二次复合棒。
进一步地，所述步骤(5.2)中第二银管的内径为5mm-21mm，壁厚0.5mm-1.5mm。
进一步地，所述步骤7，具体包括以下步骤：
(7.1)采用3D打印或离子镀方式在前驱体线材表面包覆高强度材料，包覆厚度为10μm-500μm，所占银表面积为40％-60％；
(7.2)采用3D打印或离子镀方式在包覆高强度材料的表面包覆一层纯银层，纯银层的厚度为10nm-100nm，获得增强型前驱体线材。
进一步地，所述包覆方式为网格或条纹状，所述网格可以为任意形状的网格，所述条纹可以与线材径向方向成任意角度。
进一步地，所述高强度材料为铜、铌、镍的任意一种或几种，即所述高强度材料可以为单一增强材料，也可以是两种或两种以上的混合增强材料。
进一步地，所述步骤8的热处理过程为：
(8.1)纯氧条件下，将所述增强型前驱体线材在890℃-900℃保温10min-20min；
(8.2)以1℃/h-4℃/h的速率降温至830℃-850℃，保温30h-60h。
由此可见，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：在拉拔得到的Bi-2212线材表面，采用3D打印或离子镀方式包覆高强度材料，包覆方式为网格或者条纹状，在高强度材料表面采用3D打印或离子镀方式包覆一层薄银层，以避免高温热处理过程中高强度材料发生反应。此外，本发明在包覆高强度材料以提高线材强度的同时，在线材表面还留有一定的面积不进行包覆，使得线材在热处理过程中氧可以通过银表面自由进出，不影响热处理过程中的氧扩散，因此，在提高线材力学性能的同时保证了线材具有高的临界电流密度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
图1为本发明制备方法中未进行增强的Bi-2212超导线材示意图，表面基体材料为纯Ag，横向为线材径向方向；
图2是本发明制备方法中增强型Bi-2212超导线材示意图，表面包覆有条纹状的增强材料；
图3是本发明制备方法中增强型Bi-2212超导线材示意图，表面包覆有网格状的增强材料。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本发明提供了一种高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)采用粉末装管法与密封焊接技术将Bi-2212粉末制备成单芯棒；
(2)将所述单芯棒按照10％-20％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm-3mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后选取若干根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；
(4)将所述一次复合棒按照10％-20％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm-3mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将选取若干根二次亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，制成二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按照10％-20％的道次加工量拉拔加工至直径为0.5mm-1.2mm的圆线，制成前驱体线材；
(7)将所述前驱体线材进行增强，制成增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在纯氧条件下进行热处理，随炉冷却至室温，得到Bi-2212超导线材。
进一步地，所述步骤1，具体包括以下步骤：
(1.1)在真空或氧气氛条件下，将Bi-2212粉末装入密封银管内，所述密封银管的内径为10mm-30mm，壁厚1mm-2mm；
(1.2)将密封银管的另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒。
进一步地，所述步骤3，具体包括以下步骤：
(3.1)将所述一次亚组元切断为等长的数段；
(3.2)将19根或者37根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒。
进一步地，所述步骤(3.2)中第一银管的内径为5mm-21mm，壁厚0.5mm-1.5mm。
进一步地，所述步骤5，具体包括以下步骤：
(5.1)将所述二次亚组元切断为等长的数段；
(5.2)将19根或者37根二次亚组元按密排六方的形式装入第二银管内；
(5.3)将所述第二银管中心的一根二次亚组元替换为尺寸相同的银六方棒，制成二次复合棒。
进一步地，所述步骤(5.2)中第二银管的内径为5mm-21mm，壁厚0.5mm-1.5mm。
进一步地，所述步骤7，具体包括以下步骤：
(7.1)采用3D打印或离子镀方式在前驱体线材表面包覆高强度材料，包覆厚度为10μm-500μm，所占银表面积为40％-60％；
(7.2)采用3D打印或离子镀方式在包覆高强度材料的表面包覆一层纯银层，纯银层的厚度为10nm-100nm，获得增强型前驱体线材。
进一步地，所述包覆方式为网格或条纹状，所述网格可以为任意形状的网格，所述条纹可以与线材径向方向成任意角度。
进一步地，所述高强度材料为铜、铌、镍的任意一种或几种，即所述高强度材料可以为单一增强材料，也可以是两种或两种以上的混合增强材料。
进一步地，所述步骤8的热处理过程为：
(8.1)纯氧条件下，将所述增强型前驱体线材在890℃-900℃保温10min-20min；
(8.2)以1℃/h-4℃/h的速率降温至830℃-850℃，保温30h-60h。
进一步地，当一次复合棒直径大于5mm时，道次加工量为15％-20％；当一次复合棒直径小于5mm时，道次加工量为10％-15％；同样地，当二次复合棒直径大于5mm时，道次加工量为15％-20％；二次复合棒直径小于5mm时，道次加工量为10％-15％。
实施例2：
本发明还提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在真空条件下，将Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)粉末装入密封银管内，银管内径为15mm，壁厚1.5mm，然后将另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒；
(2)将所述单芯棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按8％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为3mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后将19根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；其中，第一银管的内径为15mm，壁厚1.0mm；
(4)将所述一次复合棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将37根亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，第二银管的内径为7mm，壁厚0.8mm，然后将中心的一根亚组元替换为同样尺寸的银六方棒，制成二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工至直径为0.8mm的圆线，制成前驱体线材；
(7)采用3D打印方式在线材表面包覆金属铜，包覆方式为网格状，包覆厚度为10μm，所占银表面积为50％，然后采用3D打印方式在包覆的铜表面继续包覆一层纯银层，以防止热处理过程中高强度材料发生氧化，纯银层的厚度为10nm，获得增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在高纯氧条件下进行热处理，在890℃保温20min，然后以1℃/h的速率降温到850℃，保温50h，然后关掉电源随炉冷却，最终得到Bi-2212超导线材。
取本实施例中制得的一段线材进行测试，线材抗拉强度为220Mpa，在4.2K和12T条件下，工程临界电流密度1200A/mm2。
实施例3：
本发明还提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氧气氛条件下，将Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)粉末装入密封银管内，银管内径为30mm，壁厚2mm，然后将另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒；
(2)将所述单芯棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为3mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后将19根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；其中，第一银管的内径为15mm，壁厚1.0mm；
(4)将所述一次复合棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按12％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为2mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将19根亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，第二银管的内径为10mm，壁厚1.0mm，然后将中心的一根亚组元替换为同样尺寸的银六方棒，制成二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按13％的道次加工量进行拉拔加工至直径为0.5mm的圆线，制成前驱体线材；
(7)采用3D打印方式在线材表面包覆金属铌，包覆方式为条纹状，包覆厚度为50μm，所占银表面积为40％，然后采用离子镀方式在包覆的铌表面继续包覆一层纯银层，以防止热处理过程中高强度材料发生氧化，纯银层的厚度为50nm，获得增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在高纯氧条件下进行热处理，在900℃保温10min，然后以2℃/h的速率降温到840℃，保温60h，然后关掉电源随炉冷却，最终得到Bi-2212超导线材。
取本实施例中制得的一段线材进行测试，线材抗拉强度为248Mpa，在4.2K和12T条件下，工程临界电流密度1180A/mm2。
实施例4：
本发明还提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氧气氛条件下，将Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)粉末装入密封银管内，银管内径为10mm，壁厚1mm，然后将另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒；
(2)将所述单芯棒按18％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按12％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后将37根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；其中，第一银管的内径为7mm，壁厚0.7mm；
(4)将所述一次复合棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将37根亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，第二银管的内径为7mm，壁厚0.7mm，然后将中心的一根亚组元替换为同样尺寸的银六方棒，制成二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工至直径为0.8mm的圆线，制成前驱体线材；
(7)采用离子镀方式在线材表面包覆金属镍，包覆方式为条纹状，包覆厚度为200μm，所占银表面积为50％，然后采用3D打印方式在包覆的镍表面继续包覆一层纯银层，以防止热处理过程中高强度材料发生氧化，纯银层的厚度为10nm，获得增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在高纯氧条件下进行热处理，在895℃保温15min，然后以4℃/h的速率降温到830℃，保温60h，然后关掉电源随炉冷却，最终得到Bi-2212超导线材。
取本实施例中制得的一段线材进行测试，线材抗拉强度为263Mpa，在4.2K和12T条件下，工程临界电流密度1230A/mm2。
实施例5：
本发明还提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在真空条件下，将Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)粉末装入密封银管内，银管内径为20mm，壁厚1.7mm，然后将另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒；
(2)将所述单芯棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为2mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后将19根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；其中，第一银管的内径为10mm，壁厚1.0mm；
(4)将所述一次复合棒按18％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按12％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为2mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将37根亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，第二银管的内径为10mm，壁厚1.0mm，然后将中心的一根亚组元替换为同样尺寸的银六方棒，制成二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径为1.2mm的圆线，制成前驱体线材；
(7)采用离子镀方式在线材表面包覆金属铜和铌，包覆方式为网格状，包覆厚度为500μm，所占银表面积为40％，然后采用离子镀方式在包覆的铌表面继续包覆一层纯银层，以防止热处理过程中高强度材料发生氧化，纯银层的厚度为100nm，获得增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在高纯氧条件下进行热处理，在890℃保温20min，然后以1℃/h的速率降温到850℃，保温30h，然后关掉电源随炉冷却，最终得到Bi-2212超导线材。
取本实施例中制得的一段线材进行测试，线材抗拉强度为285Mpa，在4.2K和12T条件下，工程临界电流密度1192A/mm2。
实施例6：
本发明还提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在氧气氛条件下，将Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)粉末装入密封银管内，银管内径为30mm，壁厚2mm，然后将另一端用银堵头焊接密封，获得单芯棒；
(2)将所述单芯棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按13％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为3mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后将37根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；其中，第一银管的内径为21mm，壁厚1.5mm；
(4)将所述一次复合棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按13％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为3mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将37根亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，第二银管内径为21mm，壁厚1.5mm，然后将中心的一根亚组元替换为同样尺寸的银六方棒，获得二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径为1.0mm的圆线，获得前驱体线材；
(7)将所述前驱体线材进行增强，采用离子镀方式在线材表面包覆金属铜和镍，包覆方式为网格状，包覆厚度为200μm，所占银表面积为50％，然后采用3D打印方式在包覆的镍表面继续包覆一层纯银层，以防止热处理过程中高强度材料发生氧化，纯银层的厚度为80nm，获得增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在高纯氧条件下进行热处理，在892℃保温12min，然后以2℃/h的速率降温到840℃，保温50h，然后关掉电源随炉冷却，最终得到Bi-2212超导线材。
取本实施例中制得的一段线材进行测试，线材抗拉强度为293Mpa，在4.2K和12T条件下，工程临界电流密度1212A/mm2。
实施例7：
本发明还提供了一种铋系高温超导材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在真空条件下，将Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)粉末装入密封银管内，银管内径为20mm，壁厚1.5mm，然后将另一端用银堵头焊接密封，获得单芯棒；
(2)将所述单芯棒按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为3mm的一次亚组元；
(3)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后将19根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；其中，第一银管的内径为15mm，壁厚1.2mm；
(4)将所述一次复合棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按10％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为3mm的二次亚组元；
(5)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将37根亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，第二银管内径为14mm，壁厚1.0mm，然后将中心的一根亚组元替换为同样尺寸的银六方棒，获得二次复合棒；
(6)将所述二次复合棒按20％的道次加工量进行拉拔加工至直径5mm，然后按15％的道次加工量进行拉拔加工至直径为1.0mm的圆线，获得前驱体线材；
(7)将所述前驱体线材进行增强，采用3D打印方式在线材表面包覆金属镍和铌，包覆方式为网格状，包覆厚度为300μm，所占银表面积为45％，然后采用3D打印方式在包覆的铌表面继续包覆一层纯银层，以防止热处理过程中高强度材料发生氧化，纯银层的厚度为30nm，获得增强型前驱体线材；
(8)将所述增强型前驱体线材在高纯氧条件下进行热处理，在900℃保温10min，然后以3℃/h的速率降温到845℃，保温30h，然后关掉电源随炉冷却，最终得到Bi-2212超导线材。
取本实施例中制得的一段线材进行测试，线材抗拉强度为320Mpa，在4.2K和12T条件下，工程临界电流密度1236A/mm2。以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上面描述的内容，在不脱离其范围可进行各种修改和改变。本发明的范围仅由权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种高温超导材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)采用粉末装管法与密封焊接技术将Bi-2212粉末制备成单芯棒；
(2)将所述单芯棒进行多次拉拔和组装加工制成前驱体线材；
(3)在所述前驱体线材表面包覆高强度材料，然后在包覆高强度材料的表面包覆一层纯银层，获得增强型前驱体线材；
(4)将所述增强型前驱体线材在纯氧条件下进行热处理，随炉冷却至室温，得到Bi-2212超导线材。
2.根据权利要求1所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1，具体包括以下步骤：
(1.1)在真空或氧气氛条件下，将Bi-2212粉末装入密封银管内，所述密封银管的内径为10mm-30mm，壁厚1mm-2mm；
(1.2)将密封银管的另一端用银堵头焊接密封，制成单芯棒。
3.根据权利要求1所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2，具体包括以下步骤：
(2.1)将所述单芯棒按照10％-20％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm-3mm的一次亚组元；
(2.2)将所述一次亚组元切断为等长的数段，然后选取若干根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；
(2.3)将所述一次复合棒按照10％-20％的道次加工量进行拉拔加工，得到横截面为正六边形，对边距为1mm-3mm的二次亚组元；
(2.4)将所述二次亚组元切断为等长的数段，然后将选取若干根二次亚组元按密排六方的形式装入第二银管内，将所述第二银管中心的一根二次亚组元替换为尺寸相同的银六方棒，制成二次复合棒；
(2.5)将所述二次复合棒按照10％-20％的道次加工量拉拔加工至直径为0.5mm-1.2mm的圆线，制成前驱体线材。
4.根据权利要求3所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2.2，具体包括以下步骤：
(2.2.1)将所述一次亚组元切断为等长的数段；
(2.2.2)将19根或者37根一次亚组元按密排六方的形式装入第一银管内，制成一次复合棒；所述第一银管的内径为5mm-21mm，壁厚0.5mm-1.5mm。
5.根据权利要求3所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2.4，具体包括以下步骤：
(2.4.1)将所述二次亚组元切断为等长的数段；
(2.4.2)将19根或者37根二次亚组元按密排六方的形式装入第二银管内；
(2.4.3)将所述第二银管中心的一根二次亚组元替换为尺寸相同的银六方棒，制成二次复合棒。
6.根据权利要求5所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2.4.2)中第二银管的内径为5mm-21mm，壁厚0.5mm-1.5mm。
7.根据权利要求1所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤7，具体包括以下步骤：
(7.1)采用3D打印或离子镀方式在前驱体线材表面包覆高强度材料，包覆厚度为10μm-500μm，所占银表面积为40％-60％；
(7.2)采用3D打印或离子镀方式在包覆高强度材料的表面包覆一层纯银层，纯银层的厚度为10nm-100nm，获得增强型前驱体线材。
8.根据权利要求7所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述包覆方式为网格或条纹状。
9.根据权利要求7所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述高强度材料为铜、铌、镍的任意一种或几种。
10.根据权利要求1所述的高温超导材料的制备方法，其特征在于，所述步骤8的热处理过程为：
(8.1)纯氧条件下，将所述增强型前驱体线材在890℃-900℃保温10min-20min；
(8.2)以1℃/h-4℃/h的速率降温至830℃-850℃，保温30h-60h。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110875106A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-03-10 | 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 |
| CN111272533A (zh) * | 2020-03-07 | 2020-06-12 | 北京工业大学 | 一种研究高温超导材料氧元素扩散机制的样品制备方法 |
| CN113130202A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-16 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 超导线圈加工方法及超导线圈 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101465177A (zh) * | 2009-01-12 | 2009-06-24 | 重庆大学 | 铋系高温超导带材及其制备方法 |
| US9966167B1 (en) * | 2015-03-06 | 2018-05-08 | The Florida State University Research Foundation, Inc. | Superconducting joint for high-temperature superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+x (Bi-2212) wire |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101465177A (zh) * | 2009-01-12 | 2009-06-24 | 重庆大学 | 铋系高温超导带材及其制备方法 |
| US9966167B1 (en) * | 2015-03-06 | 2018-05-08 | The Florida State University Research Foundation, Inc. | Superconducting joint for high-temperature superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+x (Bi-2212) wire |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郝清滨等: "Ag芯增强Bi-2212多芯线材的制备", 《稀有金属》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110875106A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-03-10 | 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 |
| 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 |
| CN111272533A (zh) * | 2020-03-07 | 2020-06-12 | 北京工业大学 | 一种研究高温超导材料氧元素扩散机制的样品制备方法 |
| CN113130202A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-16 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 超导线圈加工方法及超导线圈 |
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