CN202643572U - 用在放电等离子烧结设备中制备和焊接超导线的模具 - Google Patents
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Abstract
用在放电等离子烧结设备中制备短超导线和焊接超导线的模具，属于超导材料制备技术领域。其包括有一模具压头(1)和一模具外层模套(2)，所述的模具外层套模(1)的顶部开有与模具压头(1)大小和横截面形状均相同的样品烧结室，模具外层套模(1)在样品烧结室的底部开有用于放置烧结样品的通槽。该装置在快速烧结短的样品线时可提供有效压强，制备高密度的短线材，还可用这种设备来连接MgB2超导线。
Description
所属技术领域
本实用新型提供一种应用在放电等离子烧结设备(SPS)中，用于制备短MgB2超导线和焊接长线的装置，属于超导材料制备技术领域。
背景技术
常规MgB2超导线材的制备用粉末套装技术(PIT)制备，把原始粉末混合装入套管中，然后拉拔成合适直径，之后冷压或者热等静压等方法烧结制备。通常先制备小样品，再对其进行各种测试分析，以获得样品材料的各种属性参数，为工业化提供参考和制备手段。
制备MgB2线材传统方法粉末套装法(PIT)从前驱粉末装填到线材成型再到减径结束，影响线材制备和减径的因素有很多种，主要为减径方法和道次形变量、前驱粉末填充方式、包覆带材宽厚比及减径拉拔速度等。导致制备的线材稳定性不好，另外烧结周期长也影响材料性能和产量，由于在其加热变性过程中没有受到外界的压力，使得制备出的小型试样内部致密度相对较低，一些性能参数较理论值也有所下降。热等静压法虽然提供压力环境，但是也要长时间烧结，气体作用的压力也有限，虽然烧结的样品可以较长，但也受到设备尺寸限制。在应用上如何焊接这些线材也是问题。放电等离子烧结技术(SPS)能够实现一边加压、一边加热的处理效果，并且快速烧结，获得内部结构致密的小型试样，能得到理论上最优的MgB2块状样品。但是其设备自身参数，如烧结样品尺寸等规格限制，对科学研究形成一定的障碍，并且不能用于工业化的长带。
目前，超导线材应用领域还没有较好的方法来连接超导线。这也是超导线材应用上的另一个障碍。
因此，在SPS设备尺寸规格参数下，设计制备样品的模具能够制备一定长度的线材，为科研提供有效样品，探究用SPS方法制备MgB2线材的技术，有一定的科学意义和价值。另外，如何实现超导线材的焊接也是超导应用亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种应用在SPS设备上，能够制备短的超导MgB2线材和可用来焊接超导线的烧结模具装置。
本实用新型采用如下技术方案：
用在放电等离子烧结设备中制备短超导线和焊接超导线的模具，其包括有一模具压头1和一模具外层模套2，所述的模具外层套模1的顶部开有与模具压头1大小和横截面形状均相同的样品烧结室，模具外层套模1在样品烧结室的底部开有用于放置烧结样品的通槽。烧结时，模具压头1压入模具外层模套2中。
所述的模具压头1与样品烧结室均为圆柱形。
所述的用于放入烧结样品的通槽的横截面形状为圆形。
所述的模具压头1与模具外层模套2均使用石墨制作而成。
本实用新型的工作过程如下：
1，用于制备短的MgB2超导线材
原料粉末机械混合，然后填充包套金属管(铜、铁等)，再经过拉拔加工成细线，剪切合适小段，金属管两端封口，将其放入模具样品烧结室，之后把模具压头1固牢，放入SPS设备烧结室，加压快速等离子烧结，压力和电流从模具压头传下。也可把细线经过常规加工(剪短，多股包套，拉拔等过程)，再烧结多芯的MgB2线材。
2，用于焊接MgB2超导线
原料粉末机械混合，然后填充包套金属管(铜、铁等)，再经过拉拔加工成细线(包套材料内径和要焊接的线材外径相当)，剪切合适小段。把要焊接的线末端剥去包层金属皮，分别从模套通槽的两端塞进粉末管，保证与连接线内粉末充分接触，接头部分放入模具烧结室，用模具压头1固定，整体在SPS设备上加压快速等离子烧结进行焊接。如果焊接多芯长线，把每根芯分别连接，再多股放在一起烧结。
本实用新型具有如下优点：
1.用这种模具可在SPS设备上快速加压下制备短的高密度高性能MgB2超导线。实现加压条件下快速制备短的MgB2超导线。常规制备不能兼顾压力条件和放电等离子快速烧结。实现了SPS设备上的短线材样品的制备。
2.用本设备可以快速有效地焊接MgB2的超导线。在MgB2超导线的应用领域实现了快速压力条件焊接高质量连接方法和设备。
附图说明
图1制备设备的立体图。
图2制备设备的剖视图
图中：1、模具压头 2、模具外层模套
具体实施方式
如图1和图2所示的实施例中：
模具的结构包括有一模具压头1和一模具外层模套2，所述的模具外层套模1的顶部开有与模具压头1大小和横截面形状均相同的样品烧结室，模具外层套模1在样品烧结室的底部开有用于放置烧结样品的通槽。
所述的模具压头1与样品烧结室均为圆柱形。
所述的用于放入烧结样品的通槽的横截面形状为圆形。
所述的模具压头1与模具外层模套2均使用石墨制作而成。
在此设备上进行了如下实施：
1、在SPS设备快速加压下制备短的高密度高性能MgB2超导线
先将原材料粉末装管通过机械加工等方式制成细线，两端封口，置于模具样品室，模具与样品用碳纸隔开，并用压头固定。压头与样品之间也有碳纸隔离；再整体放入SPS烧结室内，烧结时电流和压力从外压杆传下。
工作时将整个装置放入加热区，粉末样品密封在管内，模具的上压杆压头通电流加热的同时传下压力作用，促使金属线形变。在我们所做MgB2样品时，烧结的温度为850℃，而Mg的熔点约为650℃，在此时发生反应得到高密度的短线材料。因此在用SPS设备烧结一定长度的短线小型试样，均可以使用该装置进行制备。
2、用本设备焊接长的超导线
先将原材料粉末装管通过机械加工等方式制成细线，粉末成分按焊接线成分配比，细线的内径略大于焊接线的直径，两端敞口，线内粉末距线口部一定距离，置于模具样品室。把要焊接的线的头部剥去包层金属，从模具套开槽口塞进焊接连接短线两端，确保焊接线头与连接线内的粉末充分接触，模具与样品用碳纸隔开。并用压头压下，再整体放入SPS烧结室内，烧结时电流和压力从外压杆传下。工作时将整个装置放入加热区，粉末样品密封在管内，两端是要焊接的线头，模具的上压杆压头通电流加热的同时传下压力作用，促使金属线形变。在我们所做MgB2样品时，烧结的温度为850℃，而Mg的熔点约为650℃，此温度下粉末发生反应，生成物与焊接线的头部由压作用紧密结合，把两根MgB2超导线焊接在一起。
Claims (4)
1.用在放电等离子烧结设备中制备和焊接超导线的模具，其特征在于：其包括有一模具压头（1）和一模具外层模套（2），所述的模具外层套模（1）的顶部开有与模具压头（1）大小和横截面形状均相同的样品烧结室，模具外层套模（1）在样品烧结室的底部开有用于放置烧结样品的通槽。
2.根据权利要求1所述的用在放电等离子烧结设备中制备和焊接超导线的模具，其特征在于：所述的模具压头（1）与样品烧结室均为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的用在放电等离子烧结设备中制备和焊接超导线的模具，其特征在于：所述的用于放置烧结样品的通槽的横截面形状为圆形。
4.根据权利要求1所述的用在放电等离子烧结设备中制备和焊接超导线的模具，其特征在于：所述的模具压头（1）与模具外层模套（2）均使用石墨制作而成。
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- 2012-04-12 CN CN 201220154395 patent/CN202643572U/zh not_active Expired - Lifetime
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