【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超导，涉及一种超导接头及其制备方法。
技术介绍
1、金属间化合物nb3sn作为最实用的低温超导材料之一，因具有高的临界电流密度jc(3000a/mm2)、临界温度tc(18.3k)和上临界磁场hc(4.2k时达27t)，使其在高磁场超导磁体中具有广泛应用。
2、nb3sn超导磁体通过nb3sn超导线材绕制而成，在实际应用中，高场大型超导磁体的绕制通常需要超过万米级长度的超导线，然而受限于当前线材的制造工艺，很难制造出符合长度要求的单根nb3sn线材。因此，需要采用超导接头将多根超导线进行连接。此外，在磁共振成像(mri)及核磁共振谱仪(nmr)的应用中，超导磁体必须在闭环中运行以实现磁场的高均匀性指标，这就意味着磁体线圈需要依靠超导接头连通成回路，从而实现无损运行。
3、目前，超导接头的制备工艺主要分为冷压焊法、超导焊料法和烧结法。冷压焊法是通过机械压力将待连接的超导线材压接在一起，以实现超导连接。冷压法工艺适用于塑性较好的超导线材的接头制备，比如nbti超导线。超导焊料法是将超导线材浸入到装有熔融的超导焊料(如pbbi)中，经焊料固化后形成超导接头。在该工艺中，焊料对背景磁场的影响非常敏感，通常适用于背场较低的磁体。烧结法是通过将待连接线材埋入与线材成分相近的混合粉末中，经过冷压之后进行热处理，最终形成超导接头。
4、由于nb3sn具有典型的a15结构，a15超导相脆性较大，因此，不宜用冷压焊法来制备nb3sn超导接头。此外，由于nb3sn超导线材主要用于高场磁体，所以超导焊料
5、然而，上述方案在对铜管的出线端进行封口时，为了达到密封效果，施压过程中通常会使端口处线材发生应力集中，这使得在热处理后，由于nb3sn相的脆性，会引起线材的断裂或损伤。此外，超导线材在单轴受压时，埋入粉体中的线材极易出现变形不均匀的现象，这会严重影响接头性能。鉴于此，需要发展一种防止待连接线材发生断裂，以及使待连接线材均匀受压变形的nb3sn超导接头制备方法，从而保证接头结构的稳定性。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种超导接头及其制备方法，所述超导接头设置并利用塑性变形的铜柱以提供对超导连接部分的压力，从而优化超导连接的效果。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种超导接头，所述超导接头包括：
4、套筒，具有开口端以及与所述开口端相对的封闭端；
5、内垫块，设置于所述套筒内部，与套筒的封闭端形成空腔；所述内垫块上具有连通所述空腔与套筒外部的第一通孔；
6、铜柱，一端与所述内垫块接触，另一端朝向套筒外部延伸，且所述铜柱在冷压过程中经塑性形变后紧贴于所述套筒的内壁；所述铜柱具有与所述第一通孔相对应的第二通孔；
7、超导连接部分，包括超导块体以及超导线材；所述超导块体设置于所述空腔中，所述超导线材具有设置于所述超导块体的内部并与所述超导块体形成超导连接的裸露端，所述超导线材另一端经由所述第一通孔及所述第二通孔向套筒外部延伸。
8、本专利技术通过内垫块和铜柱向超导连接部分施加压力(优选为冷压)，使铜柱发生塑性变形以填满整个套筒内腔，可有效提高超导线材与超导块体接头处的致密度，同时，铜柱由于塑性变形产生与套筒内壁之间的摩擦力能使接头在热处理过程中处于有压烧结的状态，可进一步提高的接头致密度，有效降低接头电阻，从而使接头具有优异的超导性能。
9、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
10、作为本专利技术优选的技术方案，所述内垫块的直径比所述套筒的内径小1％～5％，例如1％、2％、3％、4％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、优选地，所述第一通孔的直径为所述超导线材的线径的3～10倍，例如3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
12、优选地，塑性变形前，所述铜柱的直径比所述套筒的内径小10％～40％，例如10％、13％、16％、18％、20％、24％、27％、29％、32％、35％、38％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述铜柱的高度与所述套筒的高度相等。
14、优选地，所述第二通孔的直径与所述第一通孔的直径相等。
15、作为本专利技术优选的技术方案，所述超导接头还包括外垫块，所述外垫块与所述铜柱向套筒外部延伸的一端相接触，且具有供所述超导线材伸出的第三通孔。
16、为了便于向所述铜管施加压力，本专利技术通过设置外垫块增加施压面积，同时外垫块具有与所述第二通孔相对应的第三通孔，用于超导线材伸出。
17、优选地，所述外垫块的直径比所述套筒的外径大。
18、优选地，所述第三通孔的直径与所述第一通孔的直径相同。
19、作为本专利技术优选的技术方案，所述超导结构还包括压头，所述压头具有与所述外垫块相接触的接触端，及与所述接触端相对的施压端；所述接触端开设有与所述第三通孔相对应的径向槽，所述径向槽用于所述超导线材的伸出。
20、优选地，所述压头的直径与所述套筒的外径相等。
21、优选地，所述径向槽为方形槽，槽深为所述压头的厚度的10％～50％，例如10％、13％、15％、18％、20％、23％、25％、28％、30％、33％、35％、38％、40％、43％、45％、48％或50％等，槽宽为所述第一通孔的直径的1～3倍，例如1倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍或3倍等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22、为了便于在施加压力时，不对伸出的超导线材进行破坏，本专利技术通过设置带有径向槽的压头，改变超导线材由第三通孔伸出后的方向，即所述径向槽不经过所述施压端，而是由压头的接触端与施压端之间的侧面开口，可以避免施加的压力直接传导至伸出的超导线材而对其的破坏，保护其不受损伤。因此，设置有所述外垫块及所述压头的超导接头方案尤其适用于脆性大的nb3sn超导线材的超导连接。
23、作为本专利技术优选的技术方案，所述超导接头的各个部分均为同轴设置。
24、优选地，除了所述铜柱及所述超导连接部分外，所述超导接头的其余部分的材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超导接头，其特征在于，所述超导接头包括：
2.根据权利要求1所述的超导接头，其特征在于，所述内垫块的直径比所述套筒的内径小1％～5％；
3.根据权利要求1或2所述的超导接头，其特征在于，所述超导接头还包括外垫块，所述外垫块与所述铜柱向套筒外部延伸的一端相接触，且具有供所述超导线材伸出的第三通孔；
4.根据权利要求3所述的超导接头，其特征在于，所述超导结构还包括压头，所述压头具有与所述外垫块相接触的接触端，及与所述接触端相对的施压端；所述接触端开设有与所述第三通孔相对应的径向槽，所述径向槽用于所述超导线材的伸出；
5.根据权利要求1-4任意一项所述的超导接头，其特征在于，所述超导接头的各个部分均为同轴设置；
6.根据权利要求1-5任意一项所述的超导接头，其特征在于，所述超导线材及所述超导块体的材质相同且包括Nb3Sn；
7.一种权利要求1-6任意一项所述的超导接头的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的超导接头的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将外
9.根据权利要求7或8所述的超导接头的制备方法，其特征在于，所述超导线材预先采用酸腐蚀法去除稳定层及阻挡层，使超导丝裸露，并将两根超导线材裸露的超导丝编织为一束，构成裸露端；
10.根据权利要求7-9任意一项所述的超导接头的制备方法，其特征在于，所述热处理的方法包括在保护气氛下烧结；
...【技术特征摘要】
1.一种超导接头，其特征在于，所述超导接头包括：
2.根据权利要求1所述的超导接头，其特征在于，所述内垫块的直径比所述套筒的内径小1％～5％；
3.根据权利要求1或2所述的超导接头，其特征在于，所述超导接头还包括外垫块，所述外垫块与所述铜柱向套筒外部延伸的一端相接触，且具有供所述超导线材伸出的第三通孔；
4.根据权利要求3所述的超导接头，其特征在于，所述超导结构还包括压头，所述压头具有与所述外垫块相接触的接触端，及与所述接触端相对的施压端；所述接触端开设有与所述第三通孔相对应的径向槽，所述径向槽用于所述超导线材的伸出；
5.根据权利要求1-4任意一项所述的超导接头，其特征在于，所述超导接头的各个部分均为同轴设置；
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：高瞻，张泽荣，王亚楠，程军胜，王秋良，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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