一种超导导体的成型方法技术

本发明专利技术实施例提供一种超导导体的成型方法，包括：在导体骨架的安装槽内安装高温超导线并用第一低熔点焊丝填充安装槽与高温超导线之间的间隙，得到第一安装体；其中，高温超导线在安装过程中具有任意扭转角度；对第一安装体进行第一冷轧，以使第一低熔点焊丝与安装槽和高温超导线均贴合，得到冷轧安装体；将冷轧安装体装入中空圆柱结构的金属套管，将金属套管抽真空后密封，得到密封安装体；对密封安装体进行第二冷轧后，再对第二冷轧后的密封安装体进行热轧，冷却后得到所述超导导体。本发明专利技术实施例通过填充低熔点焊丝、金属套管内抽真空以及管外冷轧和加热轧制实现了孔隙率极低的同时又不破坏高温超导导体的超导电性，有效提高了高温超导导体的机械强度。高了高温超导导体的机械强度。高了高温超导导体的机械强度。

【技术实现步骤摘要】
一种超导导体的成型方法


[0001]本专利技术涉及一种超导导体的成型方法。

技术介绍

[0002]目前低温超导强磁场磁体已经广泛应用于医疗、科研及工业生产中，随着对磁场强度需求的提高，低温超导因临界磁场较低而难以应用于15T以上的大型磁体。第二代高温超导材料拥有极高的临界磁场和临界电流密度，是建造强磁场磁体提供更好的选择。更高的磁场与电流密度意味着更大的电磁力，而二代高温超导带材为多层复合结构，特别是超导层为陶瓷薄膜材料，以较低的结合强度生长在哈氏合金或不锈钢基带上，容易在强电磁力作用下发生超导层碎裂而失去超导电性；同时，超导层为温度敏感材料，一般认为长时间处于250℃以上后会使超导层失去超导电性。因此，将第二代高温超导带材应用于强磁场磁体时，需要将高温超导带材制备成具有高机械强度、大载流的导体，并在导体内部预留冷却通道，保持导体始终处于低温环境。
[0003]由于低温超导线材直径小(一般小于1mm)、柔韧性好、具有较高的机械强度且不存在机械性能各向异性，成型后CICC导体孔隙率高(一般高于20％)，因此传统低温超导CICC导体成型工艺可采用先穿管后挤压成型。高温超导带材为多层复合结构，虽然具有比低温超导线材更高的抗拉、抗压强度，但却可以在较小的剪切、扭曲和撕裂应力作用下失去超导电性。因此，高温超导导体的制备难以采用普通冷塑成型；而高温又会使超导层失去超导电性，因此也难以采用高温轧制成型。专利CN 110767376 B采用先包覆焊料再真空钎焊的工艺，难以消除真空熔化焊接后留下的不可忽略的空隙，特别是如果空隙出现在高温超导带材面上，带材将难以承受高磁场和高电流密度下的电磁应力，造成空隙处超导层剥离或坍塌而失去超导电性。将高温超导导体穿管后进行真空压力浸渍焊料是另一种可行的成型方法，但该方法需要预留较多的焊料填充通道，导致使焊料填充比例过大。同时，真空压力浸渍过程中的气体释放和压力不均匀也可能造成分布不可控的气孔。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种超导导体的成型方法,以改善高温超导导体的机械强度及保证高温超导导体的超导电性。
[0005]本专利技术实施例通过下述技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种超导导体的成型方法，包括：
[0007]在导体骨架的安装槽内安装高温超导线并用第一低熔点焊丝填充安装槽与高温超导线之间的间隙，得到第一安装体；其中，高温超导线在安装过程中具有任意扭转角度；
[0008]对第一安装体进行第一冷轧，以使第一低熔点焊丝与安装槽和高温超导线均贴合，得到冷轧安装体；
[0009]将冷轧安装体装入中空圆柱结构的金属套管，将金属套管抽真空后密封，得到密封安装体；
[0010]对密封安装体进行第二冷轧后，再对第二冷轧后的密封安装体进行热轧，冷却后得到所述超导导体。
[0011]进一步的，所述安装槽为U形槽，安装槽的深度与高温超导线的直径相同；所述导体骨架为圆柱形结构，第一低熔点焊丝的截面积S由公式(1)计算得到：
[0012][0013]其中R为导体骨架半径，r为高温超导线半径。
[0014]进一步的，所述导体骨架内设有冷却通道，冷却通道的中轴线与导体骨架的中轴线重合；冷却通道周围以导体骨架的中轴线为对称轴在导体骨架上对称分布有至少一对安装槽，安装槽内用于安装高温超导线和第一低熔点焊丝。
[0015]进一步的，所述第一低熔点焊丝为熔点低于250℃的焊丝，其材质为含锡、铅和/或铋的合金。
[0016]进一步的，金属套管的直径为1.05R
‑
1.1R。
[0017]进一步的，对密封安装体进行第二冷轧后，再对第二冷轧后的密封安装体进行热轧，冷却后得到所述超导导体；包括：
[0018]对密封安装体进行第二冷轧，以将密封安装体冷轧至密封安装体的外半径为1.02R+H；其中，H为金属套管壁厚；
[0019]将第二冷轧后的密封安装体加热至不高于250℃，进行热轧，以将第二冷轧后的密封安装体热轧至第二冷轧后的密封安装体的外半径为1.0R+H
‑
1.01R+H，冷却后得到所述超导导体。
[0020]进一步的，导体骨架的材质为铜、铝或铜合金；金属套管的材质为不锈钢、铜合金或铝合金。
[0021]进一步的，高温超导线为可承受50MPa以上横向挤压应力的、金属管封装多条高温超导带材形成的圆线。
[0022]进一步的，所述高温超导线包括：
[0023]堆叠带，包括堆叠设置的多条高温超导薄带；以及
[0024]铜包壳，用于封装堆叠带，铜包壳与堆叠带之间的空隙填充有第二低熔点焊丝。
[0025]进一步的，所述第二低熔点焊丝为熔点低于250℃的焊丝。
[0026]本专利技术实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0027]本专利技术实施例的一种超导导体的成型方法，通过填充低熔点焊丝、金属套管内抽真空以及管外冷轧和加热轧制可以有效控制高温超导导体内部的孔隙率，做到孔隙率极低的同时又不破坏高温超导导体的超导电性，有效提高了高温超导导体的机械强度，特别是提高了高温超导线抵抗自身电磁应力的能力。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0029]图1为超导导体的成型方法的步骤示意图。
[0030]图2为超导导体的成型方法的流程示意图。
[0031]图3为高温超导线的结构示意图。
[0032]图4为一种超导导体的结构示意图。
[0033]图5为另一种超导导体的结构示意图。
[0034]图6为图5中的导体骨架的结构示意图。
[0035]附图中标记及对应的零部件名称：
[0036]1‑
第一低熔点焊丝，2
‑
导体骨架，3
‑
高温超导线，4
‑
U形槽，5
‑
冷却通道，6
‑
金属套管，7
‑
铜包壳，8
‑
堆叠带，9
‑
第二低熔点焊丝，10
‑
带面方向。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0038]在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实施例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
[0039]在整个说明书中，对“一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导导体的成型方法，其特征在于，包括：在导体骨架的安装槽内安装高温超导线并用第一低熔点焊丝填充安装槽与高温超导线之间的间隙，得到第一安装体；其中，高温超导线在安装过程中具有任意扭转角度；对第一安装体进行第一冷轧，以使第一低熔点焊丝与安装槽和高温超导线均贴合，得到冷轧安装体；将冷轧安装体装入中空圆柱结构的金属套管，将金属套管抽真空后密封，得到密封安装体；对密封安装体进行第二冷轧后，再对第二冷轧后的密封安装体进行热轧，冷却后得到所述超导导体。2.如权利要求1所述超导导体的成型方法，其特征在于，所述安装槽为U形槽，安装槽的深度与高温超导线的直径相同；所述导体骨架为圆柱形结构，第一低熔点焊丝的截面积S由公式(1)计算得到：其中R为导体骨架半径，r为高温超导线半径。3.如权利要求1所述超导导体的成型方法，其特征在于，所述导体骨架内设有冷却通道，冷却通道的中轴线与导体骨架的中轴线重合；冷却通道周围以导体骨架的中轴线为对称轴在导体骨架上对称分布有至少一对安装槽，安装槽内用于安装高温超导线和第一低熔点焊丝。4.如权利要求2所述超导导体的成型方法，其特征在于，所述第一低熔点焊丝为熔点低于250℃的焊丝，其材质为含锡、铅和/或铋的合金。5.如权利要求2所述超导导体的成型方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：左佳欣，李鹏远，张腾，陈辉，邓华林，赖小强，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：