【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超导材料，公开了一种高临界电流密度mgb2超导线材及其制备方法。
技术介绍
1、mgb2超导材料的超导转变温度为39k，且具有常态下电阻率低、各向异性小、相干长度大、不存在晶界弱连接等特点引起人们的广泛关注。mgb2线材已被应用在超导储能、超导电缆、超导磁共振成像仪等领域。目前，商业化mgb2线材/带材采用粉末装管技术(powderin tube)制备，具体有先位法(ex suit pit)、原位法(in suit pit)和连续粉末装管成型法(ctff)。
2、粉末装管技术(powder in tube)是目前制备mgb2线材/带材最为广泛的方法，在采用原位技术时前驱粉末mg粉和b粉对最后制得的mgb2超导性能有影响。由于mgb2线材/带材制备时所用粉末尺度均达到微米级，粉末颗粒比表面积较大，表面极易吸附气体，而粉末加工过程中吸附气体将存在于粉末间隙，使得粉末致密性降低且不利于粉末的连续塑性变形。吸附气体在高温条件下的热膨胀会抑制离子的扩散迁移，影响粉末成相后的晶体结构，进而影响mgb2超导线材性质。
技术实现思路
1、为克服现有技术问题，本专利技术提供了一种高临界电流密度mgb2超导线材及其制备方法。研究发现，通过将初始状态下的mg粉和b粉在流动h2气氛通过氧化还原反应使粉末表面吸附的气体脱附，并在装管过程中进行持续的真空热除气处理，可以进一步提高临界电流密度，通过提高加工过程中粉末塑性变形的连续性和粉末致密度，进一步驱动热处理成相过程中mg和b离子间
2、一方面，本专利技术提涉及一种高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法，其包括：将mg粉和b粉混合前进行气体脱附处理，将经过气体脱附处理后的mg粉和b粉混合后装入nb/cu复合管中，制得mgb2超导线材。
3、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述的气体脱附处理包括：将mg粉和b粉分别置于h2气氛中，加热到100℃～200℃，保温1h～5h。
4、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述的h2气氛是流动状态，h2的纯度≥99.99％。
5、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述的h2气氛中，h2的流速为50mll/min～250mll/min。
6、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述的前驱粉末在机械压力的作用下装入nb/cu复合管中，装管结束后电子束焊接。
7、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述的nb/cu复合管，外层为cu，内层为nb，经机械复合后获得。
8、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，进行装管时，保持真空度为0.001pa～0.1pa，温度为200℃～400℃。
9、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述机械压力为向管中的粉末施加沿复合管长度方向100mpa～300mpa的机械压力。
10、进一步地，本专利技术提供的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法中，所述子束焊接后，进行冷拉拔制成单芯线；
11、将所述单芯线集束组装入蒙乃尔合金管中，经冷加工后获得多芯复合线；
12、将所述多芯复合线进行热处理，制得所述mgb2超导线材。
13、另一方面，本专利技术涉及一种mgb2超导线材，其采用上述的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法制得。
14、另一方面，本专利技术涉及一种mgb2超导线材，所述mgb2超导线材在4.2k、3t测试条件下的临界电流密度(jc)为3800a/mm2～3950a/mm2。
15、与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具备以下有益效果或优点：
16、(1)首先将初始状态的mg粉和b粉分别置于h2气氛中，粉末表面吸附的o2、n2等气体在与h2发生氧化还原反应的过程中脱附。防止表面吸附的o2、n2等气体在后续热处理过程中与mg粉反应生成mgo相，净化mgb2晶界，提高晶粒间的强耦合性。
17、(2)本专利技术将均匀混合的mg粉和b粉在真空加热环境下装入nb/cu复合管中。在粉末表面及金属管表面吸附的气体在真空、高温条件下将再次脱附。该过程将降低粉末间因吸附气体而产生的间隙率，提升粉末在加工过程中塑性变形的连续性，降低因吸附气体而导致的nb阻隔层的破裂程度，提高线材芯丝粉末的致密度。更重要的是因不存在吸附气体，粉末在成相热处理过程中不会膨胀，故mg和b离子间的扩散迁移率将进一步被提升，从而促进了mgb2成相速率和mgb2相纯度。此外，在粉末装管过程中持续施加于粉末的机械压力将增加粉末装管密度，强化mgb2晶粒间连接性，提高mgb2超导线材的临界电流密度。
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1.一种高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，将Mg粉和B粉混合后装入Nb/Cu复合管中，制得MgB2超导线材，其特征在于，包括：Mg粉和B粉混合前分别进行气体脱附处理。
2.根据权利要求1所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，所述气体脱附处理包括：将Mg粉和B粉分别置于H2气氛中，加热到100℃～200℃，保温1h～5h。
3.根据权利要求2所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，所述H2气氛是流动状态，H2的纯度≥99.99％。
4.根据权利要求3所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，所述H2气氛中，H2的流速为50mL/min～250mL/min。
5.根据权利要求1所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，将Mg粉和B粉混合后得到前驱粉末，所述前驱粉末在机械压力的作用下装入Nb/Cu复合管中，装管结束后用电子束焊接；
6.根据权利要求5所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，进行装管时，保持真空度为0.001
7.根据权利要求5所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，所述机械压力为向管中的粉末施加沿复合管长度方向100MPa～300MPa的机械压力。
8.根据权利要求5所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法，其特征在于，所述电子束焊接后，进行冷拉拔制成单芯线；
9.一种MgB2超导线材，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的高临界电流密度MgB2超导线材的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的MgB2超导线材，其特征在于，所述MgB2超导线材在4.2K、3T测试条件下的临界电流密度为3800A/mm2～3950A/mm2。
...【技术特征摘要】
1.一种高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法，将mg粉和b粉混合后装入nb/cu复合管中，制得mgb2超导线材，其特征在于，包括：mg粉和b粉混合前分别进行气体脱附处理。
2.根据权利要求1所述的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法，其特征在于，所述气体脱附处理包括：将mg粉和b粉分别置于h2气氛中，加热到100℃～200℃，保温1h～5h。
3.根据权利要求2所述的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法，其特征在于，所述h2气氛是流动状态，h2的纯度≥99.99％。
4.根据权利要求3所述的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法，其特征在于，所述h2气氛中，h2的流速为50ml/min～250ml/min。
5.根据权利要求1所述的高临界电流密度mgb2超导线材的制备方法，其特征在于，将mg粉和b粉混合后得到前驱粉末，所述前驱粉末在机械压力的作用下装入...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭强，王明江，朱燕敏，严凌霄，武博，史一功，刘向宏，冯勇，
申请(专利权)人：西安聚能超导线材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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