CN110828057A - 一种增强型Bi2212股线 - Google Patents

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秦经刚
杨东昇
何宇翔
周超
戴超
金环
李建刚
武玉
陈俊凌
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Abstract

本发明公开了一种增强型Bi2212股线，包括Bi2212圆线和镍基合金包带，镍基合金包带螺旋紧密缠绕在Bi2212圆线环向外表面，且镍基合金包带的包绕覆盖率不超过80％。本发明通过在普通Bi2212圆线外部缠绕镍基合金包带，在不影响Bi2212股线超导性能的同时，增加了其机械性能，并减小了交流损耗。

Description

一种增强型Bi2212股线
技术领域
本发明涉及CICC铠装导体中超导股线领域，具体是一种增强型Bi2212股线。
背景技术
CICC铠装导体(cable-in-conduit conductor)是国际上公认的制造大型超导磁体线圈的首选导体，因为该结构导体中的冷却剂以流体的形式直接与电缆接触，湿表面积大，有优异的换热效率，并且，外部的铠甲可以为内部的电缆提供支撑，提高电缆的结构强度。CICC导体目前已广泛应用在加速器、聚变堆等大科学装置中，如正在建造中国际合作ITER装置，CERN的LHC装置，德国马普的W7-X装置等。
目前，传统Nb基超导材料如Nb3Sn和NbTi受其上临界场(Hc2)的限制，已经逐渐无法满足未来的高场需求。因此，人们逐渐将目光转向具有高临界场的高温超导材料，例如Bi2212,YBCO等具有较高的上临界场，具有很大的发展前景。Bi2212可以制成各项同性圆线，因此有利于发展CICC导体。目前通用的Bi2212圆线的制备方法是粉末装管法，即将形成超导相的原料装入银基套管当中经过多次退火拉拔形成导线，最终进过高温热处理形成超导相。Bi2212圆线的制备工艺以及Bi2212相的陶瓷性结构注定了制备出的股线机械性能差的特点，其机械强度约只有传统Nb3Sn材料的一半。在CICC导体的制造和实际应用中，超导材料会因为绞制过程中的作用力、运行过程中的洛伦兹力、以及升降温过程中的热应力等的作用而发生变形，从而导致导体临界电流衰退。在未来，随着磁体技术的发展，人们对磁场强度的要求将会越来越高。更高的磁场强度势必会造成超导材料在运行过程中更大的变形，这些变形对于超导材料尤其是对应变十分敏感的Bi-2212来说影响是巨大的。另外，对于Bi2212普通圆线制造而成的CICC导体，由于股线间接触电阻小，在交流电的运行条件下，其耦合损耗也会很大，造成发热，失超等一系列问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种增强型Bi2212股线，以解决现有技术CICC铠装导体用Bi2212圆线存在的机械性能无法满足需求、交流损耗大的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种增强型Bi2212股线，包括Bi2212圆线，还包括镍基合金包带，镍基合金包带螺旋紧密缠绕在Bi2212圆线环向外表面。
所述的一种增强型Bi2212股线，所述镍基合金包带呈等间距螺旋紧密缠绕于Bi2212圆线环向外表面。
所述的一种增强型Bi2212股线，所述镍基合金包带的包绕覆盖率为30％-80％。包绕覆盖率是指镍基合金包带所覆盖面积占Bi2212圆线环向外表面总面积的比例。
所述的一种增强型Bi2212股线，述镍基合金包带的包绕螺旋角为30～72°。
所述镍基合金尺寸为：宽度1-3mm，厚度0.04～0.1mm。
与现有技术相比，本发明优点为：
本发明通过在普通Bi2212圆线外部缠绕镍基合金包带，在不影响Bi2212股线超导性能的同时，增加了其机械性能，并减小了交流损耗。该结构形式简单，操作简便，有利于大批量的工程实现，为未来Bi2212型CICC导体的应用增加了可能性。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
如图1所示，一种增强型Bi2212股线，包括Bi2212圆线1，还包括镍基合金包带2，镍基合金包带2螺旋紧密缠绕在Bi2212圆线1环向外表面。
镍基合金包带2呈等间距螺旋紧密缠绕于Bi2212圆线1环向外表面。镍基合金包带2的包绕覆盖率为30％-80％。镍基合金包带2的包绕螺旋角为30～72°。
本发明中，镍基合金在Bi2212圆线上包绕参数如表1所示：
表1包绕参数表
Figure BDA0002266103260000031
本发明通过使用一种特殊的且具有一定宽度和厚度的镍基合金包带螺旋式紧绕在普通Bi2212圆线外部的方式增强其机械强度，降低耦合损耗。由于Bi2212圆线需要在800℃以上、富氧的环境中热处理，很多金属会与Bi2212发生化学反应影响其超导性能(INCONEL600,INCONELX750等)，因此该结构需要使用一种特殊的镍基合金材料，Ni-80Cr，经验证所选用的材料不仅不影响Bi2212超导性能，并且在高温氧气热处理后仍能保持较强的机械强度。另外，为了不影响热处理时氧气与Bi2212原材料的反应，包绕覆盖率不超过80％。根据该结构最终完成的加强型Bi2212圆线，其表面包带应和导线紧密贴合，不打滑，以达到提高机械强度的目的。
本发明中，镍基合金选用Ni-80Cr20，材料来自久立特种材料有限公司。Ni-80Cr的主要成分以Cr、Ni为主，并含有其他的少量杂质。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种增强型Bi2212股线，包括Bi2212圆线，其特征在于：
还包括镍基合金包带，镍基合金包带螺旋紧密缠绕在Bi2212圆线环向外表面。
2.根据权利要求1所述的一种增强型Bi2212股线，其特征在于：
所述镍基合金包带呈等间距螺旋紧密缠绕于Bi2212圆线环向外表面。
3.根据权利要求1所述的一种增强型Bi2212股线，其特征在于：所述镍基合金包带的包绕覆盖率为30％-80％。
4.根据权利要求1所述的一种增强型Bi2212股线，其特征在于：所述镍基合金包带的包绕螺旋角为30～72°。
5.根据权利要求1所述的一种增强型Bi2212股线，其特征在于：所述镍基合金尺寸为：宽度1-3mm，厚度0.04～0.1mm。
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