单芯MgB2超导线材的制备方法技术

单芯MgB2超导线材的制备方法，属于超导线材制造技术领域。将金属铌带清洗、烘干后进入成型轧辊进行管成型，并进行纵包氩弧连续焊接，得到铌管；通过定芯管将前驱粉体流入铌管内，得到复合体；对复合体进行3个道次的连续循环轧制，得到圆形线材；对圆形线材进行定尺、截断、酸洗处理，并在外层包覆无氧铜管，进行旋锻拉拔加工成单芯线材；对单芯线材进行热处理，得到单芯MgB2超导线材。本发明专利技术生产周期短、产品制造成本低，通过本发明专利技术制备出的单芯MgB2超导线材的结构、尺寸、同心度容易保证，且可以生产任意长度的单芯MgB2超导线材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单芯MgB2超导线材的制备方法，属于超导线材制造

技术介绍
MgB2超导材料由于其临界温度高(Tc=39K)、相干长度大、不存在晶界弱连接等优点，其线带材的制备一直是国内外各科研小组的研究重点，而包套材料的选择对于制备高性能的线带材是必须解决的问题，包套材料必须能够承受一定的强度和可弯曲度，而且具有优越的热稳定性和低廉的成本，同时，需要避免与原始粉末发生化学反应，以保证获得高临界电流密度，研究结果发现采用金属Nb可以阻止Mg、B或成相MgB2同Cu稳定层之间发生反应，同时自身与上述粉末也不发生化学反应，是制备MgB2超导线材理想的阻隔层材料。目前，在多芯MgB2线带材制备方面，国际上主流制备技术包括连续填充成型技术，即 CTFF(Continuous Tube Forming Filling )技术、粉末套管法技术，即 PIT (Powder InTube)技术。CTFF工艺需要昂贵的设备为基础，而PIT工艺制备的线材长度较短。因此需要，提供一种可以制备任意长度的MgB2单芯线材，并且工艺可控，制造周期短，成本低的制备工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种可以制备任意长度的MgB2单芯线材，并且工艺可控，制造周期短，成本低的单芯MgB2超导线材的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:单芯MgB2超导线材的制备方法，其特征是，包括以下步骤: 1)将金属铌带清洗、烘干后进入成型轧辊进行管成型，并进行纵包氩弧连续焊接，得到铌管；所述金属铌带的纯度大于99%，宽度为40-60mm，厚度为l_2mm ； 2)灌装前驱粉体:通过定芯管将前驱粉体流入步骤I)中的铌管内，首先将铌管固定在前驱粉体料斗支架上，用喇叭形橡胶套将料斗与定芯管上的定芯导杆进料口连接，铌管上下口用管卡收紧密封；灌装前驱粉体的同时，调节铌管上设置的振动小锤对铌管进行敲击，以保证前驱粉体灌装均匀、密实，得到复合体；所述前驱粉体为Mg和B，两者原子比为1:2，Mg的纯度为99.8%，B的纯度为99% ； 3)对步骤2)中的复合体进行3个道次的连续循环轧制，得到圆形线材；所述连续循环轧制的道次加工率为10-20%; 4)对圆形线材进行定尺、截断、酸洗处理，并在外层包覆无氧铜管，进行旋锻拉拔加工成直径为0.8-1.2mm的单芯线材；所述拉拔道次加工率为10-15% ； 5)对步骤4)制备的单芯线材进行热处理:将单芯线材盘圆后放置于不锈钢板上，并放入炉体后抽真空，待真空度达到l_3Pa后，开始升温，升温速率为10-20°C /min，温度达到650-750°C时恒温l_3h，最后将物料自然冷却到室温，得到单芯MgB2超导线材。所述步骤2)中振动小锤由直流电机、凸轮机构以及变速箱组成，振动小锤对铌管的敲击频率为20-80次/min。所述步骤I)中氩弧连续焊接为:金属铌带管成型后，通过三对压辊对金属铌带切边缝进行精确对准连续焊接，焊枪采用计算机三维自动跟踪系统对铌带切边对缝进行焊接，并通过调节压辊调整管成型金属铌带与压辊之间距离。所述步骤4)中圆形线材外层包覆的无氧铜管的纯度大于99.9%，直径为12_18mm，壁厚为 1.5-2.5mm。本专利技术采用的金属Nb可以阻止Mg、B或成相MgB2同Cu稳定层之间发生反应，同时自身与上述粉体也不发生化学反应，是制备MgB2超导线材理想的阻隔层材料。本专利技术生产周期短、产品制造成本低。由于金属铌带纵包焊接，在一条生产线上可实现连续轧制，使得单芯MgB2超导线材生产周期远远低于其他工艺生产的同类产品。相对于其他同类产品生产工艺，本专利技术所需的人力物力大大降低，产品制造成本也随之降低。本专利技术制备出的单芯MgB2超导线材的结构、尺寸、同心度容易保证。线芯通过张力模垂直进入定心管，并且张力模的位置在线芯导向轮与前驱粉体料斗之间，其模孔与线芯导向杆管口呈直线，从而能保证产品的结构和尺寸。本专利技术可以生产任意长度的单芯MgB2超导线材。由于本专利技术是连续生产一次成型，在一条生产线上直接完成多次拉拔的过程，因此单芯MgB2超导线材生产长度是可以无限长的。同时由于线材长度大幅度增加，大大减少了接头的数量。附图说明图1为本专利技术步骤I)中氩弧连续焊接的工艺示意 图中:1管成型金属铌带、2压辊、3压辊、4压辊、5调节压辊、6振动小锤、7轧机。具体实施例方式实施例一 单芯MgB2超导线材的制备方法，包括以下步骤: 1)将金属铌带清洗、烘干后进入成型轧辊进行管成型，并进行纵包氩弧连续焊接，得到铌管；所述金属铌带的纯度大于99%，宽度为40-60mm，厚度为l_2mm ； 2)灌装前驱粉体:通过定芯管将前驱粉体流入步骤I)中的铌管内，首先将铌管固定在前驱粉体料斗支架上，用喇叭形橡胶套将料斗与定芯管上的定芯导杆进料口连接，铌管上下口用管卡收紧密封；灌装前驱粉体的同时，调节铌管上设置的振动小锤对铌管进行敲击，以保证前驱粉体灌装均匀、密实，得到复合体；所述前驱粉体为Mg和B，两者原子比为1:2，Mg的纯度为99.8%，B的纯度为99% ； 3)对步骤2)中的复合体进行3个道次的连续循环轧制，得到圆形线材；所述连续循环轧制的道次加工率为10-20% ； 4)对圆形线材进行定尺、截断、酸洗处理，并在外层包覆无氧铜管，进行旋锻拉拔加工成直径为0.8-1.2mm的单芯线材；所述拉拔道次加工率为10-15% ； 5)对步骤4)制备的单芯线材进行热处理:将单芯线材盘圆后放置于不锈钢板上，并放入炉体后抽真空，待真空度达到l_3Pa后，开始升温，升温速率为10-20°C /min，温度达到650-750°C时恒温l_3h，最后将物料自然冷却到室温，得到单芯MgB2超导线材。步骤2)中振动小锤由直流电机、凸轮机构以及变速箱组成，振动小锤对铌管的敲击频率为20-80次/min。步骤I)中氩弧连续焊接为:金属铌带管成型后，通过三对压辊对金属铌带切边缝进行精确对准连续焊接，焊枪采用计算机三维自动跟踪系统对铌带切边对缝进行焊接，并通过调节压辊调整管成型金属铌带与压辊之间距离。步骤4)中圆形线材外层包覆的无氧铜管的纯度大于99.9%，直径为12_18mm，壁厚为 1.5-2.Smnin实施例二 单芯MgB2超导线材的制备方法，包括以下步骤: 1)将金属铌带清洗、烘干后进入成型轧辊进行管成型，并进行纵包氩弧连续焊接，得到银管；所述金属银带的纯度大于99%,宽度为40mm,厚度为Imm ； 2)灌装前驱粉体:通过定芯管将前驱粉体流入步骤I)中的铌管内，首先将铌管固定在前驱粉体料斗支架上，用喇叭形橡胶套将料斗与定芯管上的定芯导杆进料口连接，铌管上下口用管卡收紧密封；灌装前驱粉体的同时，调节铌管上设置的振动小锤对铌管进行敲击，以保证前驱粉体灌装均匀、密实，得到复合体；所述前驱粉体为Mg和B，两者原子比为1:2，Mg的纯度为99.8%，B的纯度为99% ;振动小锤由直流电机、凸轮机构以及变速箱组成，振动小锤对银管的敲击频率为20次/min ； 3)对步骤2)中的复合体进行3个道次的连续循环轧制，得到圆形线材；所述连续循环轧制的道次加工率为10% ； 4)对圆形线材按照2m定尺、截断、酸洗处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯MgB2超导线材的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1）将金属铌带清洗、烘干后进入成型轧辊进行管成型，并进行纵包氩弧连续焊接，得到铌管；所述金属铌带的纯度大于99%，宽度为40?60mm，厚度为1?2mm；2）灌装前驱粉体：通过定芯管将前驱粉体流入步骤1）中的铌管内，首先将铌管固定在前驱粉体料斗支架上，用喇叭形橡胶套将料斗与定芯管上的定芯导杆进料口连接，铌管上下口用管卡收紧密封；灌装前驱粉体的同时，调节铌管上设置的振动小锤对铌管进行敲击，以保证前驱粉体灌装均匀、密实，得到复合体；所述前驱粉体为Mg和B，两者原子比为1:2，Mg的纯度为99.8%，B的纯度为99%；3）对步骤2）中的复合体进行3个道次的连续循环轧制，得到圆形线材；所述连续循环轧制的道次加工率为10?20%；4）对圆形线材进行定尺、截断、酸洗处理，并在外层包覆无氧铜管，进行旋锻拉拔加工成直径为0.8?1.2mm的单芯线材；所述拉拔道次加工率为10?15%；5）对步骤4）制备的单芯线材进行热处理：将单芯线材盘圆后放置于不锈钢板上，并放入炉体后抽真空，待真空度达到1?3Pa后，开始升温，升温速率为10?20℃/min，温度达到650?750℃时恒温1?3h，最后将物料自然冷却到室温，得到单芯MgB2超导线材。...

【技术特征摘要】
1.一种单芯MgB2超导线材的制备方法，其特征是，包括以下步骤: 1)将金属铌带清洗、烘干后进入成型轧辊进行管成型，并进行纵包氩弧连续焊接，得到铌管；所述金属铌带的纯度大于99%，宽度为40-60mm，厚度为l_2mm ； 2)灌装前驱粉体:通过定芯管将前驱粉体流入步骤I)中的铌管内，首先将铌管固定在前驱粉体料斗支架上，用喇叭形橡胶套将料斗与定芯管上的定芯导杆进料口连接，铌管上下口用管卡收紧密封；灌装前驱粉体的同时，调节铌管上设置的振动小锤对铌管进行敲击，以保证前驱粉体灌装均匀、密实，得到复合体；所述前驱粉体为Mg和B，两者原子比为1:2，Mg的纯度为99.8%，B的纯度为99% ； 3)对步骤2)中的复合体进行3个道次的连续循环轧制，得到圆形线材；所述连续循环轧制的道次加工率为10-20% ； 4)对圆形线材进行定尺、截断、酸洗处理，并在外层包覆无氧铜管，进行旋锻拉拔加工成直径为0.8-1.2mm的单芯线材；所述拉拔道次加工率为10-15% ； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：房权生，庞玉春，戴月琴，刘治琦，徐红春，高立意，刘庆国，李成山，
申请(专利权)人：宝胜科技创新股份有限公司，
类型：发明
国别省市：