一种铁基超导多芯线材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及超导线材技术领域，尤其涉及一种铁基超导多芯线材及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的制备方法，将若干铁基超导带材装入多芯线材包套中得到复合体；所述铁基超导带材包括预织构化的铁基超导芯，所述多芯线材包套的横截面形状为矩形或正方形；将复合体进行轧制或拉拔得到初始多芯线材，所述轧制采用孔型轧或四辊轧，所述拉拔采用方孔模具；在保护气体或真空环境中，将所述初始多芯线材进行热处理，得到所述铁基超导多芯线材。本发明专利技术提供的制备方法能够有效提高铁基超导多芯线材中超导相晶粒的织构化程度，从而提高线材的电流传输性能。输性能。输性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基超导多芯线材及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及超导线材
，尤其涉及一种铁基超导多芯线材及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铁基超导材料根据母体化合物的组成比和晶体结构的不同，可分为多个材料体系，其中1111体系(以SmFeAsO1‑
x
F
x
为代表)和122体系(以Ba1‑
x
K
x
Fe2As2和Sr1‑
x
K
x
Fe2As2为代表)的铁基超导体具有较高的超导转变温度(目前最高分别为58K和38K)，并且二者的上临界场都可超过100T，同时具有较小的各向异性，在高场强电领域有独特的应用优势，在下一代高场核磁共振成像(MRI)、超导储能系统(SMES)、核磁共振谱仪(NMR)，以及未来的高能粒子加速器、可控核聚变装置等领域有较强的应用潜力。此外，铁基超导材料可采用工艺较为简单，成本较低的粉末装管法制备成线材和带材。
[0003]目前，采用粉末装管法制备铁基超导多芯线材的典型工艺是首先采用圆模拉拔工艺制备出铁基超导单芯圆线，然后将其截断成若干根长度相等的短样，再复合进金属圆管中，再采用旋锻、拉拔等冷加工工艺制备出多芯圆线。上述制备方法得到的线材存在的主要问题是超导芯中的晶粒取向是随机的，晶粒间广泛存在的大角度晶界会显著降低线材的传输临界电流。目前改善晶粒取向的方法是采用平辊轧制的方法将多芯圆线轧制成多芯带材，在这个过程中通过机械变形力诱导超导芯中的晶粒发生织构化取向，从而提高多芯带材其载流性能。
[0004]但是，从实际应用的角度而言，相比于带材，线材更有利于电缆的绞制和磁体线圈的绕制，因此制备高性能的铁基超导多芯线材对于未来的实际应用更加有利。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种铁基超导多芯线材及其制备方法和应用，本专利技术提供的铁基超导多芯线材传输临界电流密度高。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种铁基超导多芯线材的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将若干铁基超导带材装入多芯线材包套中得到复合体；所述铁基超导带材包括织构化的铁基超导芯，所述多芯线材包套的横截面形状为矩形或正方形；
[0009]将复合体进行轧制或拉拔得到初始多芯线材，所述轧制采用孔型轧或四辊轧，所述拉拔采用方孔模具；
[0010]在保护气体或真空环境中，将所述初始多芯线材进行热处理，得到所述铁基超导多芯线材。
[0011]优选的，所述铁基超导带材包括单芯铁基超导带材和/或多芯铁基超导带材；
[0012]所述单芯铁基超导带材的制备方法包括以下步骤：
[0013]将铁基超导材料装入带材包套中，得到包套超导材料；
[0014]将所述包套超导材料依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到单芯铁基超导带材；
[0015]所述多芯铁基超导带材的制备方法包括以下步骤：
[0016]将铁基超导材料装入带材包套中，得到包套超导材料；
[0017]将所述包套超导材料依次进行旋锻和拉拔，得到铁基超导圆线；
[0018]将若干铁基超导圆线装入带材包套中，得到包套超导圆线，所述铁基超导圆线数量≥2；
[0019]将所述包套超导圆线依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到多芯铁基超导带材。
[0020]优选的，所述铁基超导带材的厚度独立地为0.1～10mm，宽度独立地为1～100mm，长度独立地为10～2000mm。
[0021]优选的，所述多芯线材包套横截面的壁厚为0.5～50mm，所述多芯线材包套横截面的边长为2～200mm，所述多芯线材包套的长度≥所述铁基超导带材的长度。
[0022]优选的，所述热处理的保温温度为500～1200℃，所述热处理的保温时间为0.5～10h，所述保护气体的压强为0.1～200MPa。
[0023]优选的，所述铁基超导材料的化学组成为掺杂AFe2As2和/或掺杂LnOFePn；
[0024]所述掺杂AFe2As2中的A为Ba、Sr、K、Cs、Ca或Eu，所述掺杂AFe2As2中掺杂元素为K、Na、P和Co中的一种或多种；
[0025]所述掺杂LnOFePn中的Ln为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho或Y，所述掺杂LnOFePn中的Pn为P或As，所述掺杂LnOFePn中掺杂元素为F。
[0026]优选的，所述多芯线材包套材质包括铜、铁、镍、银、锰、钛、铌、钽、以上述金属元素为主要成分的合金、不锈钢、低碳钢、Monel合金、Hastelloy合金或Inconel合金。
[0027]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的铁基超导多芯线材，所述铁基超导多芯线材的横截面形状为正方形、矩形或平行四边形。
[0028]优选的，所述铁基超导多芯线材的横截面的边长为0.5～5mm。
[0029]本专利技术提供了上述技术方案所述的铁基超导多芯线材在铁基超导电缆或铁基超导磁体中的应用。
[0030]本专利技术提供了一种铁基超导多芯线材的制备方法，包括以下步骤：将若干铁基超导带材装入多芯线材包套中得到复合体；所述铁基超导带材包括预织构化的铁基超导芯，所述多芯线材包套的横截面形状为矩形或正方形；将复合体进行轧制或拉拔得到初始多芯线材，所述轧制采用孔型轧或四辊轧，所述拉拔采用方孔模具；在保护气体或真空环境中，将所述初始多芯线材进行热处理，得到所述铁基超导多芯线材。本专利技术提供的制备方法采用包括预织构化的铁基超导芯的铁基超导带材为原料，采用截面形状为矩形或正方形的多芯线材包套制备复合体，能够确保多芯线材包套和铁基超导带材具有更好的匹配度，在复合体进行轧制和拉拔的过程中，所述轧制采用孔型轧制或四辊轧制，所述拉拔采用方孔模具能够有效控制线材的截面形状形成正方形、矩形或平行四边形，从而有效降低轧制和拉拔时对铁基超导带材中的超导芯的晶粒取向排布向随机化转变的程度。由此，本专利技术不仅能够将成品的形状制备为线材，而且，与传统的圆模拉拔工艺相比，能够进一步提高超导芯中单一取向的晶粒的体积百分含量。本专利技术提供的制备方法能够有效提高铁基超导多芯线材中超导相晶粒的织构化程度，从而提高线材的电流传输性能。由实施例的结果表明，本专利技术提供的铁基超导多芯线材产品经电子背散射衍射(EBSD)检测，超导芯中晶界夹角＜10
°
的晶界体积百分含量≥10％，线材产品截面的两条对角偏线差最小为2％，线材在4.2K温度，10T磁场强度下的传输临界电流密度≥1.2
×
104A/cm2。
[0031]本专利技术提供的制备方法简单易行，成本较低，有利于铁基超导电缆、超导磁体的研制。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例1制备的铁基超导多芯线材的示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例3制备的铁基超导多芯线材的示意图；
[0034]1‑
铁基超导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基超导多芯线材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将若干铁基超导带材装入多芯线材包套中得到复合体；所述铁基超导带材包括织构化的铁基超导芯，所述多芯线材包套的横截面形状为矩形或正方形；将复合体进行轧制或拉拔得到初始多芯线材，所述轧制采用孔型轧或四辊轧，所述拉拔采用方孔模具；在保护气体或真空环境中，将所述初始多芯线材进行热处理，得到所述铁基超导多芯线材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁基超导带材包括单芯铁基超导带材和/或多芯铁基超导带材；所述单芯铁基超导带材的制备方法包括以下步骤：将铁基超导材料装入带材包套中，得到包套超导材料；将所述包套超导材料依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到单芯铁基超导带材；所述多芯铁基超导带材的制备方法包括以下步骤：将铁基超导材料装入带材包套中，得到包套超导材料；将所述包套超导材料依次进行旋锻和拉拔，得到铁基超导圆线；将若干铁基超导圆线装入带材包套中，得到包套超导圆线，所述铁基超导圆线数量≥2；将所述包套超导圆线依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到多芯铁基超导带材。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述铁基超导带材的厚度独立地为0.1～10mm，宽度独立地为1～100mm，长度独立地为10～2000mm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多芯线材包套横截面的壁厚为0.5～50mm，所述多芯线材包套横截面的边长...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超，马衍伟，郭文文，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：