一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的制造技术

本发明专利技术公开了一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的

【技术实现步骤摘要】
一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的MgB2线材性能的方法


[0001]本专利技术属于超导材料领域，特别涉及一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的
MgB2线材性能的方法
。

技术介绍

[0002]MgB2作为一种“中温超导体”，其
39K
的临界转变温度已经达到了
BCS
理论的极限，较高的临界转变温度
、
较低的应用成本使其在工业领域
,
拥有独特的优势
。
与高温超导体（
HTS
）相比，
MgB2各向异性小，相干长度大，更容易引入有效的磁通钉扎中心，提高其超导性能
。
与低温超导体（
LTS
）相比，
MgB2应用温区主要在
20K
～
30K
，摆脱了传统低温超导体必须在液氦条件下运行的限制，极大的节约了成本
。MgB2线材是
MgB2超导体应用的主要形式之一，目前美国 Hyper Tech 公司
、
意大利 Columbus Superconductor
公司
、
中国西北有色金属研究院等已生产出性能良好的千米级
MgB2线材，使其具有良好的应用前景
。
[0003]目前主要以粉末套管法（
PIT
）
、
中心镁扩散法（
IMD
）和连续管线成型法（
CTFF
）制备
MgB2线材，其中由于粉末套管法工艺简单，便于操作，使之成为制备
MgB2线材最常用的方法
。
而粉末套管法又分为原位粉末套管法（
in
‑
situ PIT
）和先位粉末套管法（
ex
‑
situ PIT
），先位法工艺简单，孔洞较少，但晶粒连接性差，且因加工硬化而在
MgB2超导相上会产生无法弥合的裂纹，这些缺陷对
MgB2线材的超导性能都是不利的
。
与之相比，原位法制备的
MgB2线晶粒连接性较好，更易引入钉扎中心，使之性能大幅度提升，这些优势使原位法成为更为普遍使用的制备方法
。
但原位法制备的
MgB2线材中孔洞较多，致密度差，从而限制了线材的载流能力
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决原位法制备的
MgB2线材致密度差，载流能力低的问题，提出了一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的
MgB2线材性能的方法
。
通过使用轧制机对线材施加压力，使线材受到压力而发生形变，内部致密度得到有效提升，之后通过后退火处理使破碎的晶粒进行再结晶，晶界重新完整，同时让前驱体粉末完全反应，从而达到使线材在致密度提升的基础上，载流性能也得到提升
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的
MgB2线材性能的方法，包括以下步骤：步骤1：采用原位粉末套管法冷加工制备线径为
0.5
～
2mm
的
D
‑
MgB2/Nb/Cu
前驱体线材，其中
D
为掺杂物
。
[0006]步骤2：将前驱体线材放入管式炉
、
箱式炉或马弗炉等热处理装置中，在氩气
、
氦气等惰性气体氛围中或者在真空状态下进行烧结，所述烧结是以
5℃/min
的速率升温至
200
～
900℃
，保温
0.5
～
10h。
[0007]真空状态时要保证前驱体线材在真空度符合要求的情况下再进行烧结，防止氧气在烧结过程中与前驱体粉末发生反应
。
[0008]步骤3：待炉温降至室温后，取出线材，在室温下，利用轧制机对线材进行冷轧制，轧制方法为缩径或压扁，缩径范围为原线材直径的
5%
～
60%
，压扁厚度范围为原线材厚度的
5%
～
75%。
[0009]轧制时，为了使轧制的线材所受压力相一致，需要保持轧制后各线材线径或者厚度一致
。
[0010]步骤4：对轧制后的线材进行后退火处理：将线材放入管式炉
、
箱式炉或马弗炉等热处理装置中进行后退火烧结，烧结氛围与步骤2相同，所述烧结是以
5℃/min
的速率升温至
400
～
800℃
，保温
0.5
～
10h。
[0011]步骤5：待炉温降至室温后，取出线材，在干燥适宜的温度中保存
。
[0012]步骤1中，所述掺杂物为
TiC、SiC+AlB2、C+TiB2中的一种或一种以上的组合掺杂物
。
[0013]步骤1中，所述掺杂物的掺杂浓度为
0.1%
～
25%。
[0014]步骤2中，所述惰性气体的纯度为
99.0~99.99%
，真空状态时的真空度为
1.5
×
10
‑3~2.5
×
10
‑3Pa。
[0015]步骤3中，所述轧制机为压片机
、
压线机
、
拉线机等单一机器或任意二种及以上的组合机器
。
[0016]本专利技术基于原位法制备
MgB2线材的不足，提出了一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的
MgB2线材性能的方法
。
在原位法制备的
MgB2前驱体线材的基础上，通过第一次热处理使
Mg
粉与
B
粉部分或完全反应生成
MgB2相，同时消除之前由于原位法制备
MgB2前驱体线材过程中因加工而产生的残余应力，防止后续冷轧制过程中芯丝破裂，然后通过冷轧制使线材发生有效形变，从而导致线材中已成相的
MgB2晶粒充分破碎和未成相的前驱体粉末致密性增加，最后通过后退火处理使破碎的晶粒再次结晶，同时使前驱体粉末完全反应
。
此时，由于重新生成的晶界趋于完整，线材致密度提升，使线材载流能力得到明显的提升
。
[0017]本专利技术的优点在于：（1）本专利技术无需利用化学药剂进行掺杂，而是直接用物理轧制和热处理的方法高效的提升原位法制备的
MgB2线材的载流能力和致密度，操作简单
、
过程安全
、
对环境友好
。
[0018]（2）本专利技术所用的冷轧制和热处理方法所需要的成本较低，可应用于各种原位法多芯
MgB2线材，有极大的商业应用价值
。
附图说明
[0019]图1为实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的
MgB2线材性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用原位粉末套管法冷加工制备线径为
0.5
～
2mm
的
D
‑
MgB2/Nb/Cu
前驱体线材，其中
D
为掺杂物；步骤2：将前驱体线材放入热处理装置中，在惰性气体氛围中或者在真空状态下进行烧结，所述烧结是升温至
200
～
900℃
，保温
0.5
～
10h
；步骤3：待热处理装置降至室温后，取出线材，在室温下，利用轧制机对线材进行冷轧制，轧制方法为缩径或压扁，缩径范围为原线材直径的
5%
～
60%
，压扁厚度范围为原线材厚度的
5%
～
75%
；步骤4：对轧制后的线材进行后退火处理：将线材放入热处理装置中进行后退火烧结，烧结氛围与步骤2相同，所述烧结是升温至
400
～
800℃
，保温
0.5
～
10h
；步骤5：待热处理装置降至室温后，取出线材，在干燥适宜的温度中保存
。2.
根据权利要求1所述的一种采用冷轧制工艺改进原位法制备的
MgB2线材性能的方法，其特征在于，步骤1中，所述掺杂物为
TiC、SiC+AlB2、C+TiB2中的一种或一种以上的组合掺杂物

【专利技术属性】
技术研发人员：翁天奇，赵勇，邓华栋，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：