一种多芯铁基超导带材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种多芯铁基超导带材的制备方法，包括如下步骤：将前驱粉装入第一金属管后两端密封，得到单芯复合体；将单芯复合体旋锻、拉拔后得到单芯线材；将单芯线材剪裁为长度相同的短线材；将短线材组装放入第二金属管后两端密封，得到多芯复合体；将多芯复合体旋锻、拉拔、平辊轧制后得到粗制复合带材；将粗制复合带材进行真空热处理，然后进行淬火，得到多芯铁基超导带材。本发明专利技术利用高温淬火使作为外包套的合金金属发生相变，而产生高强度的淬火相，在不影响超导芯的载流性能的基础上，进而提升带材的总体强度；保证了在磁体绕制过程中带材的总体抗拉、抗弯强度，从而提高了磁体的成品率，节约成本，还能使铁基超导带材应用于更多领域。于更多领域。

【技术实现步骤摘要】
一种多芯铁基超导带材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高温超导材料领域，具体涉及一种多芯铁基超导带材及其制备方法。

技术介绍

[0002]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。与传统超导材料相比，铁基超导材料具有上临界场高，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。
[0003]目前制备铁基超导线带材普遍都采用粉末装管法，将烧结好的前驱粉装入加工性、导热性优良的金属管中，经过拉拔、轧制等加工工艺制备成超导线带材，再通过真空热处理使线带材中的超导芯完成超导相的转变。在采用粉末装管法制备铁基超导线带材时，作为外包套的金属材料经过复杂的冷变形之后，由于最终热处理时过度再结晶甚至晶粒过度长大，会出现金属软化的现象，导致线带材强度过低，在之后磁体绕制过程中容易出现划伤、弯折，影响线材的寿命和性能；在高场应用中产生的强大洛伦兹力会使线带材发生弯折，甚至断裂，造成不可逆损伤，这些都严重限制了铁基超导材料在实际应用中的推广。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中铁基超导材料强度下降，抗拉抗弯能力不足的缺陷，从而提供一种多芯铁基超导带材及其制备方法。
[0005]为此，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种多芯铁基超导带材的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将前驱粉装入第一金属管后两端密封，得到单芯复合体；
[0008]S2：将单芯复合体旋锻、拉拔后得到单芯线材；
[0009]S3：将单芯线材剪裁为长度相同的短线材；
[0010]S4：将短线材组装放入第二金属管后两端密封，得到多芯复合体；
[0011]S5：将多芯复合体旋锻、拉拔、平辊轧制后得到粗制复合带材；
[0012]S6：将粗制复合带材进行真空热处理，然后进行淬火，得到多芯铁基超导带材。
[0013]进一步地，步骤S6中所述真空热处理为在1.0
×
10
‑3Pa，750
‑
900℃保温3
‑
5h；所述淬火为将粗制复合带材放入100
‑
200℃的油槽或20
‑
50℃的水槽中，待其下降到液体环境温度后取出静置至室温。
[0014]步骤S6中，所述粗制复合带材在热处理和淬火时，保持密封在石英管中。
[0015]步骤S1中，所述第一金属管为银或者银合金管，外径5
‑
10mm，内径4
‑
8mm；
[0016]步骤S4中，所述第二金属管材料为纯铜、铜合金或者不锈钢，外径6
‑
20mm，内径4
‑
18mm。
[0017]步骤S2中，所述旋锻为将单芯复合体旋锻至外径为4mm，所述拉拔为得到长度1
‑
5m，外径1.8
‑
4mm的单芯线材。
[0018]步骤S3中，所述短线材长度为0.1
‑
1m，数量为7、19或37。
[0019]步骤S5中，所述旋锻为将多芯复合体旋锻至外径为3
‑
8mm，所述拉拔将多芯复合体拉拔至外径1
‑
2mm，所述平辊轧制为得到厚度为0.2
‑
1mm，宽度为4
‑
5mm的粗制复合带材。
[0020]优选地，所述前驱粉为单质钡、钾、铁、砷的混合物，球磨混合后在800
‑
1000℃烧结24
‑
48小时，粉碎后得到的粉末，其中钡、钾、铁、砷的质量比为1
‑
x:x:2:2，0＜x≤0.4。
[0021]本专利技术还提供一种多芯铁基超导带材，由上述制备方法制得。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023](1)本专利技术利用高温淬火使作为外包套的合金金属发生相变，而产生高强度的淬火相，在不影响超导芯的载流性能的基础上，进而提升带材的总体强度。
[0024](2)本专利技术对热处理后的铁基超导带材通过淬火的方式保证了在磁体绕制过程中带材的总体抗拉、抗弯强度，从而提高了磁体的成品率，节约了生产成本，还能使铁基超导带材应用于其他更多领域。
[0025](3)本专利技术采用多芯铁基超导带材，和单芯带材相比，多芯带材可以减少交流损耗，并且分隔超导芯的金属层可增加带材的机械强度，对于本申请而言，多芯带材则更加有利于淬火对于强度提升作用。
[0026](4)本专利技术限定第一金属管和第二金属管的材料，银或银合金凭借其优异的稳定性和易加工性作为内包套，可以防止超导芯与包套金属发生反应，影响超导性能；第二金属金属管选用成本较低的铜、铁及其合金，考虑到铁及其合金限制于其不易加工成小于1mm厚的带材，其中最为实用的是铜及铜合金，有良好加工性、导热性。
[0027](5)本专利技术对制备方法最终的材料尺寸和中间产物的尺寸作出限定，为了使两层包套的占比合适，尽量减少最终带材横截面中银或银合金的面积比，达到降低成本和增加强度的目的。
具体实施方式
[0028]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。
[0029]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。
[0030]各实施例和对比例使用的前驱粉为Ba
‑
122，由单质钡、钾、铁、砷按照0.6:0.4:2:2的质量比，球磨混合后在900℃烧结36小时，粉碎后得到的粉末。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供一种多芯铁基超导带材，其制备方法具体如下：
[0033](1)在惰性气氛的手套箱中，将Ba
‑
122前驱粉研磨呈粉末后，装入一段封闭的外径8mm，内径6mm的银管中，然后将银管另一端密封，得到单芯复合体；
[0034](2)将单芯复合体进行旋锻至外径为4mm、然后拉拔得到长度1.5m，外径1.9mm的单芯线材；
[0035](3)将单芯线材剪裁得到7根长度为20cm的短线材；
[0036](4)将得到的短线材组装到外径8mm，内径6mm铜管中，得到多芯复合体；
[0037](5)将多芯复合体旋锻至外径为4mm、拉拔至外径1.8mm、平辊轧制后得到厚度为0.35mm，宽度为4.9mm的粗制复合带材；
[0038](6)将多芯复合带材密封于真空石英管中在1.0
×
10
‑3Pa，750℃保温5h，并在保温结束后将石英管取出立即放入2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多芯铁基超导带材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将前驱粉装入第一金属管后两端密封，得到单芯复合体；S2：将单芯复合体旋锻、拉拔后得到单芯线材；S3：将单芯线材剪裁为长度相同的短线材；S4：将短线材组装放入第二金属管后两端密封，得到多芯复合体；S5：将多芯复合体旋锻、拉拔、平辊轧制后得到粗制复合带材；S6：将粗制复合带材进行真空热处理，然后进行淬火，得到多芯铁基超导带材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中所述真空热处理为在1.0
×
10
‑3Pa，750
‑
900℃保温3
‑
5h；所述淬火为将粗制复合带材放入100
‑
200℃的油槽或20
‑
50℃的水槽中，待其下降到液体环境温度后取出静置至室温。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中，所述粗制复合带材在热处理和淬火时，保持密封在石英管中。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一金属管为银或者银合金管，外径5
‑
10mm，内径4
‑
8mm；步骤S4中，所述第二金属管材料为纯铜、铜合金或者不锈钢，外径6
‑
20mm，内径4
‑
18mm。5...

【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：