CN114318047A - 一种超导铜及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超导铜及其生产方法，其技术方案是：包括无氧铜、石墨稀、铅、铌、钛、钇钡合金、镧、硼和镁，超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：500‑750份；石墨稀：15‑45份；铅：10‑38份；铌：12‑40份；钛：8‑36份；钇钡合金：6‑30份；镧：2‑24份；硼：3‑22份；镁：1‑19份，一种超导铜及其生产方法有益效果是：可以充分发挥各元素的相互作用，不仅提升了超导铜的导电性、导热性、延展性、耐腐蚀性和易加工性，而且大大提升超导铜的抗拉强度，避免了现有的超导铜在长时间的使用过程中，超导铜的抗拉强度会逐渐衰弱，而导致超导铜易出现裂缝，影响超导铜的导电性和导热性，降低了超导铜的综合性能，无法满足实际使用需求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及超导铜技术领域，具体涉及一种超导铜及其生产方法。
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，超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感应电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。超导铜具有优良的导电性以及导热性。
现有的超导铜在使用过程中常常承载较大的拉力，在长时间的使用过程中，超导铜的抗拉强度会逐渐衰弱，而导致超导铜易出现裂缝，影响超导铜的导电性和导热性，降低了超导铜的综合性能，无法满足实际使用需求。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种超导铜及其生产方法，通过在无氧铜金属中加入石墨稀、铅、铌、钛、钇钡合金、镧、硼和镁材料，经过一定的重量配比进行熔化混合，同时通过适当的加工工艺得到超导铜材料，以解决现有的超导铜长期使用之后抗拉强度会逐渐衰弱，而导致超导铜易出现裂缝，影响超导铜的导电性和导热性，降低了超导铜的综合性能，无法满足实际使用需求的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超导铜及其生产方法，包括无氧铜、石墨稀、铅、铌、钛、钇钡合金、镧、硼和镁，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：500-750份；石墨稀：15-45份；铅：10-38份；铌：12-40份；钛：8-36份；钇钡合金：6-30份；镧：2-24份；硼：3-22份；镁：1-19份。
优选的，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：560-700份；石墨稀：20-40份；铅：14-34份；铌：16-36份；钛：12-32份；钇钡合金：10-28份；镧：6-20份；硼：7-18份；镁：5-15份。
优选的，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：640-680份；石墨稀：25-35份；铅：18-30份；铌：20-32份；钛：14-28份；钇钡合金：16-24份；镧：10-16份；硼：11-15份；镁：9-11份。
优选的，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：660份；石墨稀：30份；铅：26份；铌：28份；钛：25份；钇钡合金：22份；镧：14份；硼：13份；镁：10份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在一定温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼一段时间，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至一定温度之后，倒入模具中得到超导铜材料。
优选的，所述在S1中第一熔炼炉熔炼的温度为1190-1320℃，熔炼的时间为1.5-4h。
优选的，所述S1和S2的熔化过程均需要在封闭环境内完成。
优选的，所述在S2中将混合的熔融金属保温的温度为1080-1280℃，保温时间为2-4.6h。
优选的，所述在S5中纯净的熔融金属冷却的温度为850-960℃。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明通过在无氧铜金属中加入石墨稀、铅、铌、钛，经过一定的重量配比进行熔化混合，充分发挥各元素的相互作用，不仅提升了超导铜的导电性、导热性、延展性、耐腐蚀性和易加工性，而且大大提升超导铜的抗拉强度，避免了现有的超导铜在长时间的使用过程中，超导铜的抗拉强度会逐渐衰弱，而导致超导铜易出现裂缝，影响超导铜的导电性和导热性，降低了超导铜的综合性能，无法满足实际使用需求的问题。
2、本发明通过适当且简单的加工工艺得到超导铜材料，将铅、铌、钛、无氧铜一起加热至熔融状态，同时将石墨烯加热至熔融状态，将熔融的石墨烯加入至混合熔融金属中搅拌混合，保温一段时间，接着对混合熔融金属进行精炼，然后对精炼的熔融金属进行除渣，而得到纯净的超导铜材料，提升了该超导铜材料的纯度，有利于使得超导铜的导电性能和导热性能更好。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。
实施例1：
本发明提供的一种超导铜，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：500份；石墨稀：15份；铅：10份；铌：12份；钛：8份；钇钡合金：6份；镧：2份；硼：3份；镁：1份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在1190℃的温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼的时间为1.5h，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间，保温的温度为1080℃，保温时间为2h，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至850℃之后，倒入模具中得到超导铜材料。
实施例2：
本发明提供的一种超导铜，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：560份；石墨稀：20份；铅：14份；铌：16份；钛：12份；钇钡合金：10份；镧：6份；硼：7份；镁：5份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在1220℃的温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼的时间为2h，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间，保温的温度为1120℃，保温时间为2.4h，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至880℃之后，倒入模具中得到超导铜材料。
实施例3：
本发明提供的一种超导铜，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：640份；石墨稀：25份；铅：18份；铌：20份；钛：14份；钇钡合金：16份；镧：10份；硼：11份；镁：9份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在1250℃的温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼的时间为2.5h，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间，保温的温度为1160℃，保温时间为2.8h，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至900℃之后，倒入模具中得到超导铜材料。
实施例4：
本发明提供的一种超导铜，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：660份；石墨稀：30份；铅：26份；铌：28份；钛：25份；钇钡合金：22份；镧：14份；硼：13份；镁：10份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在1270℃的温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼的时间为3h，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间，保温的温度为1180℃，保温时间为3.2h，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至920℃之后，倒入模具中得到超导铜材料。
实施例5：
本发明提供的一种超导铜，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：700份；石墨稀：40份；铅：34份；铌：36份；钛：32份；钇钡合金：28份；镧：20份；硼：18份；镁：15份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在1300℃的温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼的时间为3.5h，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间，保温的温度为1240℃，保温时间为4h，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至940℃之后，倒入模具中得到超导铜材料。
实施例6：
本发明提供的一种超导铜，所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：750份；石墨稀：45份；铅：38份；铌：40份；钛：36份；钇钡合金：30份；镧：24份；硼：22份；镁：19份。
一种超导铜的生产方法，包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、镧、铌和钛加入第一熔炼炉中在1320℃的温度下进行熔炼，再将无氧铜、硼和镁加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼的时间为4h，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间，保温的温度为1280℃，保温时间为4.6h，熔化过程均需要在封闭环境内完成；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至960℃之后，倒入模具中得到超导铜材料。
由上述实施例可以得出以下表格：
在超导铜的生产的过程中的温度以及时间如以下表格：
根据以上表格可以得出，超导铜材料由以下重量份的组分制备完成：铜：700份；石墨稀：40份；铅：34份；铌：36份；钛：32份；钇钡合金：28份；镧：20份；硼：18份；镁：15份，在一定的控制条件下，得到纯净超导铜材料的抗拉强度最大，大大提升超导铜的抗拉强度，延长了超导铜的使用寿命，增强了超导铜的综合性能，有利于满足实际使用的需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种超导铜，包括无氧铜、石墨稀、铅、铌、钛，其特征在于：所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：500-750份；石墨稀：15-45份；铅：10-38份；铌：12-40份；钛：8-36份。
2.根据权利要求1所述的一种超导铜，其特征在于：所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：560-700份；石墨稀：20-40份；铅：14-34份；铌：16-36份；钛：12-32份。
3.根据权利要求1所述的一种超导铜，其特征在于：所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：640-680份；石墨稀：25-35份；铅：18-30份；铌：20-32份；钛：14-28份。
4.根据权利要求1所述的一种超导铜，其特征在于：所述超导铜由以下重量份的组分制备完成：无氧铜：660份；石墨稀：30份；铅：26份；铌：28份；钛：25份。
5.一种超导铜的生产方法，用于生产权利要求1-4任一项所述的超导铜，其特征在于：包括如下步骤：
S1：首先按照指定的重量组份将铅、铌和钛加入第一熔炼炉中在一定温度下进行熔炼，再将无氧铜加入第一熔炼炉中，一边加热一边进行搅拌，熔炼一段时间，与此同时将石墨烯粉末加入第二熔炼炉在3680℃温度下熔炼至熔融状态；
S2：接着将熔融状态的石墨烯加入至第一熔炼炉中的同时进行搅拌，直至完全混合均匀，混合之后保温一段时间；
S3：将精炼剂加入S2得到的熔融金属中，并且迅速搅拌使其混合均匀，得到精炼后的熔融金属；
S4：将精炼后的熔融金属进行除渣操作，除渣后进行保温静置，从而得到纯净的熔融金属；
S5：将纯净的熔融金属冷却至一定温度之后，倒入模具中得到超导铜材料。
6.根据权利要求5所述的一种超导铜的生产方法，其特征在于：所述在S1中第一熔炼炉熔炼的温度为1190-1320℃，熔炼的时间为1.5-4h。
7.根据权利要求5所述的一种超导铜的生产方法，其特征在于：所述S1和S2的熔化过程均需要在封闭环境内完成。
8.根据权利要求5所述的一种超导铜的生产方法，其特征在于：所述在S2中将混合的熔融金属保温的温度为1080-1280℃，保温时间为2-4.6h。
9.根据权利要求5所述的一种超导铜的生产方法，其特征在于：所述在S5中纯净的熔融金属冷却的温度为850-960℃。
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| CN108342610A (zh) * | 2017-03-22 | 2018-07-31 | 刘爽 | 一种导电率好的铜基合金坯料 |
| CN110257662A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-20 | 广西大学行健文理学院 | 一种铜-石墨烯复合材料及其制备方法 |
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