一种铋系氧化物超导导线的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种铋系氧化物超导导线的制造方法。具体地是一种增加超导前体的氧含量并在后续热处理过程中促进从前体主相Bi-2212相向高温超导(Bi，Pb)-2223相的转变进而提高超导导线临界电流的方法。该方法包括：将Bi-2212为主相的超导前体装入银套管中密封，并预埋银套管工装使之与抽真空系统形成通路；在不超过350℃的温度下进行管内抽真空除气处理；对银套管中进行充氧处理；充氧完成后密封套管工装，形成高氧含量的拉拔前的超导前体；对所述的超导前体进行拔制、轧制和形变热处理等后续制造过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种祕系氧化物超导导线的制造方法。更具体地，本专利技术提供一种增 加超导前体的氧含量并在后续热处理过程中促进从前体主相Bi-2212相向高溫超导度i， Pb)-2223相的转变进而提高超导导线临界电流的方法。
技术介绍
高溫超导导线通电能力大、零电阻，完全抗磁性可W用于制造各种高效节能、能量 密度大的发电、输配电和用电设备；由于高溫超导可在液氮溫区工作、相对于低溫超导要使 用昂贵的液氮，高溫超导应用成本低，在电力、能源、交通、信息和国防各领域有巨大的应用 前景。临界电流（Ic)和工程临界电流密度（Je)是衡量高溫超导导线的主要性能指标。因 此提高超导导线临界电流和工程临界电流密度，是促进大规模超导应用，实现超导产业化 的关键因素。 粉末套管法，简称P口法（Powder In Tube)是制造度i，Pb)-2223氧化物超导线 材的常用制备方法，该制备过程可W概括为S个阶段，即：超导前体的制备、导线的机械形 变W及带材的形变热处理。W Bi-2212为主相的超导前体的氧含量对后续的形变热处理过 程有重要影响。因为高溫超导度i，Pb)-2223相的生成条件严格，热处理氧分压窗口窄，氧 分压若选择的不合适，就会生成大量的非超导第二相，使超导线性能降低。通常热处理炉内 氧分压（P02)要控制在7~9%的范围，即度i，Pb)-2223相会在运个氧分压范围中优先成 相并生长。 由于热处理时Bi-2212向度i，化)-2223转变的相变过程伴随放氧反应，超导 线中的氧会透过银包套扩散到热处理炉内，并最终与炉内的氧分压达到平衡，如果超导 前体的氧含量高，通过物理及化学方式吸附在超导前体中的氧，基于氧的扩散过程，能够 更利于其（超导前体中的氧）与热处理炉内气氛中的氧形成从超导忍到银超界面的氧 浓度由高到低的浓度梯度，结果就是银包套附近的氧分压更适合超导相的形成和生长， 运样高溫超导度i，化)-2223相就会沿超导忍与银包套的银超界面优先形核和生长，即 在银超界面形成具有一定厚度的晶粒尺寸大且致密排列的度i，化)-2223超导相，并形 成相变织构。W下两篇文献中也证明运个观点：文献Grasso(Grasso G，et al.Lateral distribution of the transport critical current density in Bi2223Ag-sheathed tapes，Proceedings of Applied Superconductivity 1995，Vol. land 2，volume 148 of Institute of Physics Conterence Series. 1995)和 arbalestier(Larbalestier D C et al. Position-sensitive measurements of the local critical current density in Ag sheathed high-temperature superconductor (Bi, b)2Sr2Ca2Cu30y tapes ：The importance of local micro-and macro-structure. Physica C，1994,Volume 221，Pages 219-445)中等人采用高分辨率扫描电镜和磁光成像方法研究超导带材横截面的临界电流 密度分布的结果表明：超导带材临界电流密度从超导忍到银超界面逐渐增大，靠近银超界 面的区域的Jc比整根超导带材的临界电流密度高5倍。运一现象说明超导带材银超界面 附近的一薄层超导体传输了大部分超导电流，因此在银超界面形成高纯度并且排列致密的 度i，化)-2223超导相，可显著提高超导导线的通流能力即临界电流。 综上所述，增加超导前体的氧含量，使得超导导线在热处理时更易形成由超导忍 到银超界面的由高到低的氧浓度梯度，有利于在超导线的银超界面形成高纯度并且排列致 密的度i，化)-2223超导相，因此能提高超导导线的临界电流。 由于从超导前体到最终的超导导线，其中间还要经过拔制，消除应力退火和社制 等加工过程，经过运些工艺流程后，超导前体中的氧会减少，所W提高超导前体的氧含量成 为提局超导线Je的关键环节。 日本专利CN101061555B(授权公告号）中提出了一种制造氧化物超导体的方法， 其特征在于将临界溫度不超过70K的2212相的原料填充到金属套管中，随后对金属套管进 行机加工和热处理，W制备出超导导线。该方法的缺点是其2212相原料填充金属套管的过 程中，会将环境中的各种气体一起带入金属套管中，因此最终制得的超导线会包含气泡等 使导线临界电流衰减的致命缺陷。 日本专利CN1307654C(授权公告号）中提出将填充有原材料粉末的金属套管在 400°C~800°C加热，使受热的金属套管内侧减压，除气，可W提高临界电流。该方法的缺点 是在上述较高的加热溫度下进行除气，在桂除杂质气体的同时也会降低原材料粉末中的氧 含量造成超导线临界电流的降低。另外经过高溫加的热金属套管会形成晶粒的异常长大及 表面氧化等缺陷，造成金属套管机械性能退化，影响后续的拔制及社制等机加工。
技术实现思路
基于W上情况，本专利技术的目的是提出一种增加超导前体的氧含量并在后续热处理 过程中促进从前体主相Bi-2212相向高溫超导度i，化)-2223相的转变，在超导线的银超界 面形成高纯度并且排列致密的度i，Pb)-2223超导相，进而提高超导导线临界电流的方法。 一种制备祕系高溫超导导线的方法，该方法是将Bi-2212为主相的超导前体装入 银套管中密封，并预埋银套管工装使之与抽真空系统形成通路；在不超过350°C的溫度下 进行银套管内抽真空除气处理；然后对银套管进行充氧处理，使高纯氧充分吸附到超导前 体中，实现去除套管中的杂质气体又提高了超导前体的含氧量的目的；充氧完成后密封银 套管工装，形成高氧含量的拉拔前的超导前体；最后对所述的超导前体进行拔制（包括中 间退火）、社制和形变热处理等后续制造过程。按照此方法即可制造出高临界电流密度及良 好均匀性的超导长导线。 一种制备祕系高溫超导导线的方法，该方法是将Bi-2212为主相的超导前体装 管，低溫抽真空除气后，再进行充氧处理，使高纯氧充分吸附到超导前体中，实现去除套管 中的杂质气体又提高了超导前体的含氧量的目的。 本专利技术的制备祕系高溫超导导线的方法，具体为将Bi-2212度i2Sr2Cal化20x)为 主相包含少量CaPb04、3321Xu0、14 :24AEC、1 :1AEC等第二相、相对密度为3~4. 5的粉棒 或包含粉体的细丝，装填到一端密封的银或银合金套管中，然后焊合（密封）开口端，并预 埋银套管工装使之与抽真空系统形成通路，将银套管置于电加热炉中，炉腔内通入高纯氮 气或高纯氣气作为保护气；在不超过35(TC的溫度下进行管内抽真空除气处理，直到真空 系统的电离娃管显示压力低于10-1化并维持此压力2小时W上，关闭抽真空系统；然后对 银或银合金套管进行充氧处理，打开与银套管工装相连的高纯氧气路，调节高纯氧气路压 力到0. 4Mpa，利用此时银套本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备铋系高温超导导线的方法，该方法包括如下步骤：(1)将Bi‑2212为主相的超导前体装入银套管中密封，并预埋银套管工装使之与抽真空系统形成通路；(2)在不超过350℃的温度下进行管内抽真空除气处理；(3)对银套管中进行充氧处理；(4)充氧完成后密封套管工装，形成高氧含量的拉拔前的超导前体；对所述的超导前体进行拔制、轧制和形变热处理等后续制造过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋秀华，
申请(专利权)人：北京英纳超导技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11