一种铁基超导带材及其制备方法技术

本发明专利技术属于铁基超导体技术领域，具体涉及一种铁基超导带材及其制备方法。该方法包括在惰性气氛下，铁基超导前驱粉经旋锻、圆形拉拔、方形拉拔、轧制、烧结后得到铁基超导带材。现有技术中，超导材料加工过程中均为圆线方式，本发明专利技术通过采用方形拉拔，改变了超导材料的的截面形状，使截面形状在轧制前形成方形形状，在轧制过程中使超导带材的上下侧面同时接触轧辊，超导带材的中部和边缘的变形量一致，超导芯的变形也更加均匀，不会出现中部超导芯断裂和边缘超导芯不致密、相织构度低的问题，提高了超导带材的超导性能；这种使超导芯更加均匀变形的加工方式使制备均匀性更高的长线成为可能。

A kind of iron-based superconducting tape and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种铁基超导带材及其制备方法
本专利技术属于铁基超导体
，具体涉及一种铁基超导带材及其制备方法。
技术介绍
铁基超导材料是2008年日本科学家Hosono发现的一种新型高温超导材料。到目前为止，共发现了4种不同的铁基超导材料体系：(1)“11”体系，主要包括FeSe、FeTe等；(2)“111”体系，主要包括AFeAs(A＝Li,Na)等；(3)“122”体系，主要包括AFeAs(A＝Ba,Sr,K,Ca,Eu)等；(4)“1111”体系，主要包括LnOFeAs(Ln＝La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Y)以及DvOFeAs(Dv＝Ca,Sr)等，也是具有最高铁基超导转变温度(55K)的体系。铁基超导材料与传统超导材料相比，具有上临界场高，各向异性低，临界传输电流高且强磁场依赖性小，制备工艺简单等优点，所以一直是超导材料的研究热点。现在临界传输电流密度在4.2K和10T的条件下已经达到1.5×105A/cm2[HotpressingtoenhancethetransportJcofSr0.6K0.4Fe2As2superconductingtapes,ScientificReports,4,6944(2014)]，同时铁基超导带材制备工艺也达到百米的量级[SuperconductingPropertiesof100-mClassSr0.6K0.4Fe2As2TapeandPancakeCoils,IEEETrans.Appl.Supercond,277300705(2017)]，为规模化生产和应用提供的依据。制备铁基超导材料的传统方法一般采用粉末装管法，又因为铁基超导粉末在大气下极为活泼，易发生氧化，所以先将各单质在惰性气氛下球磨机中进行混合，然后经过初次烧结制成超导前驱粉。下一步再在惰性气氛中将前驱粉装入金属管中，并将两端封堵，再经过拉拔、轧制等机械加工手段和烧结最终制成超导线带材。目前，线材拉拔工艺通常采用圆线拉拔，如中国专利文献CN103354130A，公开了一种铁基超导导线的制备方法，包括在惰性气氛下，将铁基超导前驱粉装入金属管，经过旋锻、拉拔、轧制加工成铁基线材或带材，然后进行包套密封处理，经热处理后得到铁基超导导线，在轧制过程中，线材中部收到的压缩变形量比边缘的大，导致线材中部的超导芯在厚度和宽度之间变化不均匀，易发生断裂现象，边缘的超导芯变形量较小，影响了超导相和织构度的形成，降低了超导带材的载流能力。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的超导带材中部的压缩变形量比边缘的大，导致超导芯在厚度和宽度变化不均匀，带材中部的超导芯易发生断裂等缺陷，从而提供一种铁基超导带材及其制备方法。为此，本专利技术提供了以下技术方案。本专利技术提供了一种铁基超导带材的制备方法，包括以下步骤，在惰性气氛下，铁基超导前驱粉经旋锻、圆形拉拔、方形拉拔、轧制、烧结后得到铁基超导带材。所述方形拉拔后的铁基超导带材的边长为1-4mm，圆角为0.1-1mm。所述烧结的过程是在500-900℃、常压的条件下烧结6-10h。所述铁基超导带材的制备方法，包括以下步骤，在惰性气氛下，铁基超导前驱粉装入金属管中，封堵两端，然后旋锻、圆形拉拔至铁基超导线材直径为1-5mm，经方形拉拔、轧制、烧结后得到所述铁基超导带材。所述金属管为银管。所述铁基超导前驱粉为11体系铁基超导体、111体系铁基超导体、1111体系铁基超导体和122体系铁基超导体中的至少一种。所述铁基超导带材的制备方法还包括，原料混合后在600-1000℃、0.1-300Mpa的条件下煅烧32-37h得到铁基超导前驱粉。原料经混合球磨后装入铌管，然后再在600-1000℃、0.1-300Mpa的条件下煅烧32-37h得到铁基超导前驱粉。所述铁基超导带材包含至少一根超导芯；所述超导芯是圆形拉拔后的铁基超导前驱粉。当所述铁基超导带材包含至少两根超导芯时，所述铁基超导带材的制备方法还包括铁基超导前驱粉装入银管中，封堵两端，然后旋锻、圆形拉拔至铁基超导线材直径为1-5mm，然后裁剪得到至少两根超导芯，将其装入金属管中，然后再进行方形拉拔的步骤；所述金属管为铁、铜、银、铌中的至少一种。本专利技术还提供了一种上述铁基超导带材的制备方法制备得到的铁基超导带材。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的铁基超导带材的制备方法，该方法包括在惰性气氛下，铁基超导前驱粉经旋锻、圆形拉拔、方形拉拔、轧制、烧结后得到铁基超导带材。现有技术中，超导材料加工过程中均为圆线方式，本专利技术通过采用方形拉拔，改变了超导材料的的截面形状，使截面形状在轧制前形成方形形状，在轧制过程中使超导带材的上下侧面同时接触轧辊，超导带材的中部和边缘的变形量一致，超导芯的变形也更加均匀，不会出现中部超导芯断裂和边缘超导芯不致密、相织构度低的问题，提高了超导带材的超导性能；这种使超导芯更加均匀变形的加工方式使制备均匀性更高的长线成为可能。2.本专利技术提供的铁基超导带材的制备方法，该方法通过使轧制前的带材形成方形截面，有助于提高超导带材加工过程变形的均匀性和超导芯的致密度、相织构度，进而提高超导带材的超导性，在常压下烧结就可以得到铁基超导带材，大大降低了生产成本。铁基超导前驱粉经煅烧处理后有助于提高其超导性，可以优化超导带材的临界电流密度，便于提高超导带材的织构度和超导性能。3.本专利技术提供的铁基超导带材，该铁基超导带材是具有方形截面形状，超导带材的中部和边缘的变形量一致，超导芯的变形也比较均匀，在实际使用过程中不会出现超导芯断裂和边缘超导芯不致密、相织构度低的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中方形模具的结构示意图；图2是本专利技术实施例1铁基超导带材横截面的示意图；图3是本专利技术对比例1铁基超导带材横截面的示意图。具体实施方式提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。实施例1本实施例提供了一种单芯铁基超导带材及其制备方法，制备方法包括以下步骤，在惰性气氛下，将铁、钾、钡和砷的单质经混合球磨后装入铌管中在900℃、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基超导带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，/n在惰性气氛下，铁基超导前驱粉经旋锻、圆形拉拔、方形拉拔、轧制、烧结后得到铁基超导带材。/n

【技术特征摘要】
1.一种铁基超导带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
在惰性气氛下，铁基超导前驱粉经旋锻、圆形拉拔、方形拉拔、轧制、烧结后得到铁基超导带材。


2.根据权利要求1所述的铁基超导带材的制备方法，其特征在于，所述方形拉拔后的铁基超导带材的边长为1-4mm，圆角为0.1-1mm。


3.根据权利要求1或2所述的铁基超导带材的制备方法，其特征在于，所述烧结的过程是在500-900℃、常压的条件下烧结6-10h。


4.根据权利要求1-3任一项所述的铁基超导带材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
在惰性气氛下，铁基超导前驱粉装入金属管中，封堵两端，然后旋锻、圆形拉拔至铁基超导线材直径为1-5mm，经方形拉拔、轧制、烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘聪，马衍伟，张现平，王栋樑，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11