细长超导体的制造制造技术

用这样的方法细长超导体：将超导性或经过处理后能转变成超导性的各向异性粒料装入可锻的金属管子中，将其压实，并在一个或多个缩小工序中将其缩小成细长带。起码其中一个这些缩小工序是用旋转锻造法进行，该方法令其中一个台板起码在一转动方向上不动，而令可转动的台板绕与推力方向成一小角α倾斜的第一轴线旋转，同时第一轴线绕基本上与推力方向一致的第二轴线转动，以产生“晃动”。旋转锻造操作可取递增形式或准连续形式。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
方法
本专利技术涉及从超导粒料(特别是陶瓷粒料)或通过后来适当的处理可变成超导的粒料制造细长超导体的方法。更详细地说，本专利技术涉及从需要经过排列以提高临界电流密度的片状或各向异性的粒料制造超导体的方法。本专利技术主要应用于其额定的组成为M2Sr2Ca Cu2O8和M2Sr2Ca2Cu3O10(其中M为Bi或部分用Pb取代的Bi)的“BiSCCO”系列高温超导陶瓷。这些陶瓷呈片状微晶的形式，而众所周知，若能将这此陶瓷的粒子加以排列使各粒子之间面对面的接触达到最大限度，则可以使临界电流密度惊人地增加。本专利技术还可应用于额定组成为Tl2Ba2CaCu2O8、TlBa2Ca2Cu3O8和Tl2Ba2Ca2Cu3O10的Tl系列超导体。从超导粒料制造细长超导体最简单且可能最令人满意的方法是往金属管(粒料为陶瓷粒料时，金属管由银制成，因为其它金属对陶瓷粒料的超导性能造成有害的影响，而很少金属足以使氧渗透入其中从而可以进行通常在缩管之后需要进行的热处理工序)中填充以细粒料，然后缩小充满粒料的金属管的横截面使粒料密实并使由此形成的组合体变长。然而，要将粒料引入金属管中使其以任何形式排列，目前没有一个可行的方法，粒料引入管中后只能无规则地排列，而且那种缩小金属棒或矿物质绝缘电缆的充料管成型坯所使用的拉伸和挤压工序只能使粒料达到小程度的排列。要大幅度提高粒料的排列程度，可以先将金属管充分拉伸或挤压，形成没有显著空隙的密实体，从而缩小金属管的横截面，然后再通过一系列轧制工序(必要时中间加上热处理工序)进一步缩小横截面，形成带状超导体。目前建议的带厚是50微米以下，这样的带厚可以使优质的BiSCCO材料达到10京安/米2范围的临界电流密度(Jc)，但实验(采用只适用于短试样的缩小法进行的实验)证明，提高粒子的排列程度可以使上述临界电流密度值起码提高10倍。因此，我们认为须要有这样一种方法，该方法-能连续或近乎连续地加工出长条的制品;-能连续形成薄金属覆盖层;-适宜制造厚度从大约50微米一直薄到20微米(小于20微米时强度不一定够)的带;且-能制造出粒子排列程度基本上比轧制出来的高的制品。本专利技术制造细长超导体的工艺包括将超导性或经过以后进行的处理能转变成超导性的各向异性粒料封装入可锻金属制成的管子中;将其压实，并在一个或多个缩小工序中将其缩小成细长带，其特征在于，所述缩小工序中起码有一个工序是以旋转锻造操作进行的。旋转锻造是特殊的但已得到公认的金属加工技术，它采用两个在一起推动的台板将工件夹住同时绕两个彼此成一个小角度的轴线彼此相对转动。两台板绕两轴线转动的角速度、使两台板在一起推动的力以及两台板的形状都选择得使其产生旋转着的局部塑性变形区，在该区中，两个台板都不在工件表面上滑动。在室旋转锻造所要求的相对运动有许多方法，目前我们认为最适用于本专利技术的方法是令其中一个台板(通常是下台板，以下称之为锻砧)起码在一转动方向上不动，同时可转动的台板绕与推力的方向成一个小角度(α)倾斜的第一轴线旋转，同时第一轴线绕基本上与推力的方向一致的第二轴线转动，以产生“晃动”。α通常小于15°，且以采用下列几何条件为宜锻砧采用扁平的锻钻，转台则采用锥体转台，其半角接近90°-α的值，锥体的轴线与第一转轴重合。除开头的粒料密实操作外，所有的缩小工序最好都采用旋转锻造。必要时，为使金属和/或超导材料达到所要求的性能，可以在各缩小工序之间或之后采用热处理工序。理论上，该或各旋转锻造操作应该是连续进行的，工件不断地通过两台板之间的加工区往前送。但鉴于在缩小过程中有大力作用到工件上，这样做未必行得通，因而可采用递增式的操作，即令各台板在其部分转动周期内脱离工件，或者反复除去或减小将两台板推动在一起的力，使工件可以前移一段比加工区的长度短的距离;(在该两种情况下)可以使操作过程达到准连续，方法是从下游侧拉住工件，或从上游侧推动工件，或两者同时进行，由此不断地往工件上加力，使其偏移。锻砧的工作面上最好开有导向槽从工作面配置在锻造机入口侧的一边向内延伸，该导向槽在其毗邻锻造机入口侧的长度方向上的深度大于工件的相应尺寸。导向槽可相对于锥体轴线在直径方向上延伸，或者也可以有一个导向槽或多个与该轴线间隔一段距离的导向槽。本专利技术包括临界电流密度在大约60至大约90京安/米2范围内的细长BiSCCO超导体。现在参看附图仅以举例的方式进一步说明本专利技术的内容。附图中附图说明图1是适用于本专利技术中的旋转锻造机的轴向剖面;图2是图1锻造机一个元件的横剖面;图3(ⅰ)是锻造机在进料时其第一和第二模具构件相互配置的示意图;图3(ⅱ)是锻造机在旋转锻造时两个模具构件相互配置的示意图;图4(ⅰ)是图1锻造机的其中一个模具构件的平面图;图4(ⅱ)是经改进的锻造机与图4(ⅰ)类似的平面图;图5是轧制驱动装置和同步装置的示意图。本实例采用组成为Br1.84Pb0.34Si1.91Ca2.03Cu3.06OY(其中Y未定，但可以假设用小数表示时大于10)、用光散射法估算的标称粒度(d50)为5微米的BiSCCO超导粒料。将这些粒料装入150毫米长、内外径分别为4.0和6.0毫米的纯银管中。用压配合的银管塞封住银管的开口端，将封口挤压，并通过一系列曾通使用的管子成形模具将由此形成的组合体拉伸成具有0.6毫米的直径。然后在一系列旋转锻造工序中将经压实的组合体缩小，在每一道旋锻工序之后作一次热处理。现在参看附图的图1。图中的旋转锻造机有一个机架10，机架10包括床身12、四个固定在床身12上且从床身12向上垂直延伸的立柱14(只看到其中两个)和上横梁16，立柱14即固定在上横梁16中。立柱14围绕锻造机的垂直中心轴线等间距配置。滑枕18有四个套管20可滑动地装在相应的立柱14上。因此滑枕18相对于机架10固定，不能转动，但却能相对于机架10垂直移动。锻造机还包括水平配置的旋转螺杆22，螺杆22上装有一对丝扣方向相反的栓定螺母24。各螺母24可螺动地与相应的联杆26相连接，联杆26的上端通过贝氏垫圈27(能承受大载荷的簧片)的中间体可摆动地与滑枕18相连接。因此，不难理解，螺杆22转动时使滑枕18随着螺杆22的转向垂直上下移动。滑枕18运载着具有一个平面的上部加工表面30的第一台板(锻砧)28。因此，螺杆22转动时，锻砧28能沿图1中用虚线32表示的垂直位移轴线移动，但相对于机架10固定，不能转动。轴线32与锻造机的中心轴线吻合。现在参看图4(i)，锻砧28的上部加工表面30有一个导向槽34在直径方向上横贯锻砧28延伸，从而与位移轴线32相交。导向槽34从锻造机的入口侧36至出口侧38垂直于图1轴向剖面的平面延伸。导向槽34的深度从入口侧36到距砧28约为锻砧28直径的7/8处逐步减小。导向槽34的倾斜度和深度先取得使锻砧28中心(即在位移轴线32处)处的深度在一定程度上大于待锻造的超导体毛坯工件W的直径。因此，不难理解，工件W沿导向槽34底部送入旋转锻造机中时，只会在锻砧28配置在位移轴线32在入口侧36对过一侧的部位突出在锻砧28的平面上部加工表面上方。因此，锻造机的有效加工区为朝向锻造机出口侧38的部位。从图4(ⅰ)可以看到，导向槽34在其配置在入口侧36与位移轴线32之间的整个长度上的宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】
细长超导体的一种制造工艺，包括下列工序：将超导性或经过以后进行的处理能转变成超导性的各向异性粒料封装入可锻金属制成的管子中，将其压实，并在一个或多个缩小工序中将其缩小成细长带，其特征在于，所述缩小工序中起码有一个工序是以旋转锻造操作进行的。

【技术特征摘要】
1.细长超导体的一种制造工艺，包括下列工序将超导性或经过以后进行的处理能转变成超导性的各向异性粒料封装入可锻金属制成的管子中，将其压实，并在一个或多个缩小工序中将其缩小成细长带，其特征在于，所述缩小工序中起码有一个工序是以旋转锻造操作进行的。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述旋转锻造操作是令其中一个台板(锻砧)起码在一转动方向上不动，同时令可能转动的台板绕与推力方向成一小角α倾斜的第一轴线旋转，同时第一轴线绕基本上与推力的方向一致的第二轴线转动，以产生“晃动”。3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述旋转锻造操作采用扁平的锻砧，转台则采用锥体转台，其半角接近90°-α的值，锥体的轴线与所述第一转动轴线重合。4.如以上任一权利要求所述的工艺，其特征在于，所有缩小工序都采用旋转锻造操作。5.如权利要求1-3任一权利要求所述的工艺，其特征在于，除开头的粒料密实操作外，...

【专利技术属性】
技术研发人员：TP比尔斯，MM阿什拉夫，SF特斯东，S马歇尔，
申请(专利权)人：比克有限公司，彭尼及盖尔斯布莱克伍德有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]