一种超导线/带材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超导线/带材的制备方法，该方法为：一、将金属包套/陶瓷芯丝复合线材清洗后缠绕在放线盘上，再依次通过第一导向滑轮、感应线圈装置、第二导向滑轮、拉拔模具并夹紧在拉丝机牵引装置上完成装配；二、启动拉丝机牵引装置带动金属包套/陶瓷芯丝复合线材进行拉拔；三、收集经拉拔后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材，然后重复装配和拉拔工艺，再经热处理得到超导线/带材；所述重复拉拔时对金属包套/陶瓷芯丝复合线材感应退火同步拉拔。本发明专利技术将感应退火引入到拉拔中，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材的金属包套迅速升温，实现了感应退火同步拉拔，保证了超导/带线材的机械性能，避免了断芯现象，提高了超导线/带材的加工均匀性。

A Method for Preparing Superconductor/Strip

The invention discloses a method for preparing superconductor/strip. The method comprises the following steps: firstly, after cleaning the metal sheath/ceramic core wire composite wire, it is wound on the release disc, and then assembled through the first guide pulley, induction coil device, the second guide pulley, drawing die and clamped on the drawing device of the wire drawing machine in turn; secondly, the assembly is completed through the first guide pulley, the induction coil device, the second guide pulley and the drawing die. Start the drawing device of wire drawing machine to drive metal cladding/ceramic core composite wire to draw; 3. Collect metal cladding/ceramic core composite wire after drawing, then repeat assembly and drawing process, and then heat treatment to obtain superconductor/strip; The metal cladding/ceramic core composite wire is induced to withdraw during repeated drawing. Synchronous drawing of fire. The induction annealing is introduced into the drawing process, so that the metal cladding of the metal cladding/ceramic core wire composite wire can be heated rapidly, the induction annealing synchronous drawing is realized, the mechanical properties of the superconducting/strip wire are guaranteed, the phenomenon of core breaking is avoided, and the processing uniformity of the superconducting/strip material is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种超导线/带材的制备方法
本专利技术属于超导线/带材制备
，具体涉及一种超导线/带材的制备方法。
技术介绍
超导材料由于其特殊的零电阻效应和完全抗磁性，在电力、高能物理、医疗等方面都具有显著的应用优势，受到了长期而广泛的关注。目前，根据实际应用中材料的结构进行分类，主流超导线/带材可以分为两大类，一类是涂层导体等薄膜基超导材料，以YBa2Cu3O7为代表；另一类是金属包套加超导芯丝结构的多芯超导线/带材，以Nb3Sn、Bi-2223为代表。与薄膜基超导材料相比，多芯结构的超导线/带材的载流性能和机械性能更稳定，制备工艺更简单，因此也具有更大的制备和应用优势。粉末套管技术(Power-in-Tube，PIT)是制备多芯超导线/带材的主流技术。其具体过程为将前驱体粉末装入金属包套内，在一定的工艺参数条件下，使金属包套和前驱粉末组成的复合体同时变形，并结合多次组装工艺，获得具有所需小尺寸芯丝的线/带材结构，并最终通过热处理获得所需尺寸和结构的超导线/带材。研究表明，较小的芯丝尺寸和较多的芯丝数量有利于提高线/带材的载流性能，同时减小交流损耗。但芯丝尺寸过小会导致加工过程中线/带材的金属包套过度硬化，从而致使线/带材的延展性降低，最终出现断芯等现象。常规拉拔过程中，一般采用多次退火工艺避免加工硬化导致的芯丝断裂，保证线/带材加工的均匀性。但是长时间的退火会导致外界气体向芯丝内部渗透，发生芯丝氧化或芯丝体积膨胀，以及芯丝化学成分的相互反应，影响最终材料的载流性能；另外延长退火加工的时间，不利于线/带材的高效率制备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超导线/带材的制备方法。该方法将感应退火工艺引入到拉拔过程中，利用感应加热的集肤效应，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材表面的金属包套迅速加热升温进行退火，实现了感应退火同步拉拔，保证了超导线/带材的机械性能，避免了断芯现象，提高了超导线/带材的加工均匀性，同时避免了芯丝温度升高导致的化学反应，最终得到具有高载流性能和高芯丝密度的超导线/带材。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将粉末装管法制备得到的金属包套/陶瓷芯丝复合线材清洗处理后缠绕在放线盘上，然后将金属包套/陶瓷芯丝复合线材的起始端通过第一导向滑轮贯穿于感应线圈装置的感应线圈中，再通过第二导向滑轮穿入拉拔模具中并夹紧在拉丝机牵引装置上，完成金属包套/陶瓷芯丝复合线材的装配；步骤二、启动拉丝机牵引装置，使步骤一中经装配后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材在拉丝机牵引装置的带动下进入拉拔模具中进行拉拔；步骤三、收集步骤二中经拉拔后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材，然后重复步骤一中的装配工艺和步骤二中的拉拔工艺，直至得到目的尺寸的线/带材，再进行热处理，得到超导线/带材；所述重复拉拔工艺的过程中，当金属包套/陶瓷芯丝复合线材的拉拔总加工率为80％以上时，同时启动感应线圈装置和拉丝机牵引装置，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材在拉丝机牵引装置的带动下先进入感应线圈装置的感应线圈中进行感应退火，再进入拉拔模具进行同步拉拔。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属包套/陶瓷芯丝复合线材为银合金包套Bi-2212线材、银合金包套Bi-2223线材、银包套Bi-2223线材或铜铌复合包套MgB2线材。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述感应线圈装置的感应线圈的材质为铜，所述感应线圈的直径不小于3cm。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述第一导向滑轮和第二导向滑轮的材质均为紫铜，且所述第一导向滑轮和第二导向滑轮在使用前均对其表面进行抛光。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述拉拔的道次加工率为10％～50％。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述感应线圈装置的工作电源为高频交流电源，所述高频交流电源的加热功率小于100kW，振荡频率小于250kHz。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述感应线圈装置与拉丝机牵引装置通过电线相并联。上述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述感应线圈装置的感应线圈的长度为2cm～20cm，所述感应退火的温度为400℃～800℃，时间为2s～20s，所述金属包套/陶瓷芯丝复合线材进入感应线圈装置的感应线圈的速度为0.001m/s～0.1m/s。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术将感应退火工艺引入到超导线/带材的拉拔过程中，在特定的拉拔道次中，将金属包套/陶瓷芯丝复合线材通过感应线圈进行短时间的加热退火再同步拉拔，由于感应加热的集肤效应，金属包套/陶瓷芯丝复合线材表面的金属包套迅速加热升温进行退火，而芯丝温度变化较小，从而减少了金属包套的强度降低幅度，提高了金属包套的延展性，保证了超导线/带材的机械性能，避免了断芯现象，提高了超导线/带材的加工均匀性，同时避免了芯丝温度升高导致的化学反应，改善了芯丝质量，最终得到具有高载流性能和高芯丝密度的超导线/带材。2、本专利技术利用感应加热的集肤效应和金属包套的高热导率，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材的金属包套中各部分均匀加热，进一步提高了金属包套的延展性，保证了超导线/带材的机械性能，同时避免了金属包套局部过热导致的芯丝温度过高引发的化学反应，提高了超导线/带材芯丝成分的可控性。3、本专利技术采用感应加热退火，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材的金属包套迅速升温至退火温度，有效地减少了退火时间，缩短了金属包套/陶瓷芯丝复合线材在高温下的暴露时间，避免了气体渗入芯丝内部导致的芯丝氧化或芯丝体积膨胀现象，以及芯丝化学成分的相互反应，保证了芯丝质量，进一步提高了超导线/带材中的芯丝密度和载流性能；同时退火时间的减少也缩短了退火流程，提高了超导线/带材的制备效率。4、本专利技术的感应退火同步拉拔工艺无需专门的退火设备，缩短了工艺流程，提高了金属包套/陶瓷芯丝复合线材的加工速度，从而进一步提高了超导线/带材的制备效率。5、本专利技术采用感应加热退火得到高均匀性的超导线/带材，在保证超导线/带材高载流性能的同时增加了超导线/带材的制备长度，可获得百米乃至千米级的多芯超导线/带材。6、本专利技术利用感应线圈中电流和金属包套/陶瓷芯丝复合线材的金属包套中温度之间的对应关系，通过调节感应线圈装置工作电源的加热功率和振荡频率来获得对应的退火温度，保证了金属包套/陶瓷芯丝复合线材的退火温度的精确性，提高了退火效率。7、本专利技术的感应线圈装置采用高频交流电源作为工作电源，加热效率高，并且可通过调整其振荡频率控制加热退火温度和金属包套/陶瓷芯丝复合线材外层金属包套的加热退火深度，可以保证不同厚度的金属包套充分的退火。8、本专利技术的制备方法简单可行，无需对现有设备进行大规模改造，具有高效、易操作等特点，适合于大规模的工业化生产。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。附图说明图1a是本专利技术采用的感应退火同步拉拔装置的结构示意图。图1b是本专利技术感应退火同步拉拔装置中感应线圈装置和拉丝机牵引装置的电路连接关系示意图。图2是本专利技术实施例1经两次感应退本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将粉末装管法制备得到的金属包套/陶瓷芯丝复合线材清洗处理后缠绕在放线盘(1)上，然后将金属包套/陶瓷芯丝复合线材的起始端通过第一导向滑轮(3)贯穿于感应线圈装置(4)的感应线圈中，再通过第二导向滑轮(6)穿入拉拔模具(7)中并夹紧在拉丝机牵引装置(8)上，完成金属包套/陶瓷芯丝复合线材的装配；步骤二、启动拉丝机牵引装置(8)，使步骤一中经装配后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材在拉丝机牵引装置(8)的带动下进入拉拔模具(7)中进行拉拔；步骤三、收集步骤二中经拉拔后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材，然后重复步骤一中的装配工艺和步骤二中的拉拔工艺，直至得到目的尺寸的线/带材，再进行热处理，得到超导线/带材；所述重复拉拔工艺的过程中，当金属包套/陶瓷芯丝复合线材的拉拔总加工率为80％以上时，同时启动感应线圈装置(4)和拉丝机牵引装置(8)，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材在拉丝机牵引装置(8)的带动下先进入感应线圈装置(4)的感应线圈中进行感应退火，再进入拉拔模具(7)进行同步拉拔。

【技术特征摘要】
1.一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将粉末装管法制备得到的金属包套/陶瓷芯丝复合线材清洗处理后缠绕在放线盘(1)上，然后将金属包套/陶瓷芯丝复合线材的起始端通过第一导向滑轮(3)贯穿于感应线圈装置(4)的感应线圈中，再通过第二导向滑轮(6)穿入拉拔模具(7)中并夹紧在拉丝机牵引装置(8)上，完成金属包套/陶瓷芯丝复合线材的装配；步骤二、启动拉丝机牵引装置(8)，使步骤一中经装配后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材在拉丝机牵引装置(8)的带动下进入拉拔模具(7)中进行拉拔；步骤三、收集步骤二中经拉拔后的金属包套/陶瓷芯丝复合线材，然后重复步骤一中的装配工艺和步骤二中的拉拔工艺，直至得到目的尺寸的线/带材，再进行热处理，得到超导线/带材；所述重复拉拔工艺的过程中，当金属包套/陶瓷芯丝复合线材的拉拔总加工率为80％以上时，同时启动感应线圈装置(4)和拉丝机牵引装置(8)，使金属包套/陶瓷芯丝复合线材在拉丝机牵引装置(8)的带动下先进入感应线圈装置(4)的感应线圈中进行感应退火，再进入拉拔模具(7)进行同步拉拔。2.根据权利要求1所述的一种超导线/带材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述金属包套/陶瓷芯丝复合线材为银合金包套Bi-2212线材、银合金包套Bi-2223线材、银包套...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜楠，冯建情，李成山，焦高峰，白利锋，郝清滨，张平祥，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61