本发明专利技术涉及一种优化超导带材Bi-2223相中氧含量的方法及使用这种方法制备的超导导线。所述方法包括：将前驱粉压制成粉棒并装入纯银管中形成短坯；将短坯拉拔成为单芯导线并截成多段装入银合金管中，再次拉拔得到多芯导线；多芯导线轧制成生带；将生带进行发生超导转变的常规热处理，并伴随中间变形；完成常规热处理之后，再进行至少一次的热处理。所述热处理为一次热处理、二次热处理或三次热处理；氧分压范围均为0.5～20％。Tc提高到118K，Ic提高到160A。通过本发明专利技术的创新，使得Bi-2223相中的氧含量达到了最佳值，近而提高了Tc和Ic，同时最大程度的减少了第二相的存在，提高了Bi-2223相的含量，净化晶界，促进了Bi-2223晶粒的排列和连接，改善了磁场性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种Bi系高温超导导线，特别是涉及一种优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，以及采用此方法制备的超导导线。
技术介绍
随着高温超导技术应用的日趋广泛，市场对高温超导导线的需求也越来越大。目前Bi系高温超导导线是唯一能够进行大规模生产的高温超导导线，其制备方法是将经过预处理的前驱体粉末填充到银或银合金管中，然后经过拉拔、轧制等机加工工艺成型，最后进行热处理，简称粉末套管法。1、前驱粉预处理:前驱粉的预处理包括前驱粉的合成与焙烧，将金属氧化物(或无机酸盐、有机酸盐)原料按一定的名义成分比配料，经过一系列的化学工艺合成和焙烧过程后成为超导前驱粉。2、机加工工艺成型:把前驱粉压制成为具有一定尺寸的粉棒，将其装入银管中并密封好形成一个短坯；然后短坯在拉拔机上经过多道次拉拔后形成较细的单芯线，将长单芯线截成多根短线并束集在一起，再次装入银合金管中；再经过一系列连续的拉拔工艺后，得到具有要求直径的多芯线；多芯线通过轧机进行轧制而成形为扁带，即生带。3、热处理:将制成的单芯或多芯生带放入热处理炉中，在一定的条件下进行热处理。热处理过程一般要进行多次，期间有中间变形过程，目的是将银套管内的超导前驱粉充分转化为高温超导相B1-2223相，并最终形成具有较强C轴织构的超导带材。在Bi系高温超导导线的制备过程中，热处理过程起着至关重要的作用，该过程使材料具有超导性能。在带材中生成单相的B1-2223超导相是非常困难的，这是因为B1-2223/Ag超导带材的超导芯是一个多元、多相的体系，相平衡关系非常复杂，B1-2223相的单相区仅在很窄的温度和氧分压范围内存在，因此热处理工艺的精确性对超导带材最终性能有较大的影响，热处理工艺的温度、保温时间和氧分压三个参数的控制在这里非常重要。现有技术中，通常采用优化相组成的方法来改善晶界，增加晶粒连接，提高临界转变温度(Tc)，近而提高临界电流(Ic)。申请号为JP2007087813-A的专利技术专利公开了一种Bi系超导体和超导材料，及其制备方法。申请号为200780008715.X的专利技术专利公开了一种氧化物超导材料，其制造方法，以及使用该超导材料的超导线。上述现有技术过于强调提高Tc，忽视了因提高Tc而失去太多的氧，从而造成B1-2223相中氧含量的减少，而B1-2223相中氧含量的适中是提高带材超导性能的基础。通过上述现有技术，尽管B1-2223相的含量有所增加，含铅相有所减少，带材的性能也有了很大的提高，但是仍然存在较多的第二相，这对提高超导带材的性能有很大的影响，因此本专利技术通过进一步调整热处理工艺的温度、保温时间和氧分压的方法使B1-2223相中的氧含量达到最佳值，同时最大程度的减少第二相的存在，提高B1-2223相的含量，净化晶界，增加晶粒的连接，从而提高带材的超导性能。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，在此提供一种提高B1-2223相的含量，净化晶界，促进B1-2223晶粒的排列和连接，从而提高带材的超导性能的方法。为解决上述存在的技术问题，本专利技术采用的技术方案是:优化超导带材B1-2223相中的氧含量，其按照先后顺序包括以下步骤:1)把已经过预处理的前驱粉压制成为粉棒，将其装入纯银管中并密封好形成一个短坯；2)将短坯经过拉拔后形成具有一定尺寸和横截面积的单芯超导导线，把单芯导线截成多段并束集在一起，再次装入银合金管中并进行拉拔，得到多芯超导导线；3)多芯导线再通过轧机轧制成为生带；4)将生带进行发生超导转变的常规热处理，并伴随中间变形；5)在步骤4)的常规热处理完成之后，再进行至少一次的热处理。热处理的工艺参数为温度、保温时间和氧分压。所述热处理为一次热处理、二次热处理或三次热处理，一次热处理的氧分压范围为0.5 20%，二次热处理的氧分压范围为0.5 20%，三次热处理的氧分压范围为0.5 20%。本专利技术的优点是通过改变热处理工艺的温度、保温时间和氧分压三个参数，使得B1-2223相中的氧含量达到了最佳值，近而提高了超导临界转变温度(Tc)，同时最大程度的减少了第二相的存在，提高了 B1-2223相的含量，改善了晶界，促进了 B1-2223晶粒的排列和连接，提高了超导带材的临界电流(Ic),并改善了磁场性能。Bi系高温超导带材是复杂的复合材料体系，带材中所包含的物相主要分为两大类:超导相和第二相(非超导相)。超导相又包含三种类型:B1-2201相，具有I个Cu-O层，其Tc约为20K ；B1-2212相，具有2个Cu-O层，其Tc约为80K ;Bi_2223相，具有3个Cu-O层，其Tc约为110K。它 们的Tc都受到其氧含量的影响，可以在较大的范围内变化。B1-2223相是最终带材中所需要的超导相，它直接影响着带材的最终性能，因此在热处理过程中一定要获得更高含量的B1-2223相。经过轧制且未进行热处理的带材一般称之为生带。生带中主要包含B1-2212相以及其他非超导相。为了生成B1-2223相，一般需要经过多次反复的形变热处理过程，热处理工艺的参数有温度、保温时间、氧分压和升降温速率等。为使B1-2223相中的氧含量达到最佳值，最主要的是改变热处理过程中的氧分压，同时还要精确控制其他几个工艺参数，使热处理过程中的几个参数相互配合达到最佳的范围。在带材的热处理过程中，氧分压越高，B1-2223相的稳定存在区域的温度也越高，还会有大量的第二相包括液相的生成；氧分压越低，B1-2223相的生成也越缓慢。本专利技术的实验结果显示，在0.5 20%的氧分压下，B1-2223相的稳定区间最宽，且最适合B1-2223相的生成。对于Bi系高温超导带材，所有第二相都不是希望得到的，但第二相又是超导带材制备过程中不可避免存在的杂相，它的含量、类型和形态分布对带材的超导性能有很大的影响，特别是大颗粒的第二相会降低带材的性能。因此，在最终热处理后的带材中，应尽可能地减小第二相的尺寸及含量。在第二相中，CuO相的存在对带材超导性能的影响非常大。在目前观察到的几种第二相中，CuO粒子的强度最高，在轧制或压制过程中不容易碎化，因而CuO粒子的存在会使随后的机加工变形过程中的B1-2223晶粒的排列变差，甚至使完好的B1-2223晶团发生断裂，因此必须通过调整热处理工艺来控制带材中CuO相的出现。优选的是，在所述一次热处理工艺中，氧分压保持不变或改变。氧分压范围为0.5 20%。因为Bi系导线的热处理需要一定的氧分压，而氧分压最低为0.5%才能适合B1-2223晶粒的生长，但是最闻不能超导20%。在该氧分压范围内可以使得超导芯内部有液相生成，并且适合于BSCC0-2212或BSCC0-2223晶粒的进一步生长，从而有利于部分孔隙和裂纹的愈合，同时能够防止其它第二相的异常生长。优选的是，在所述一次热处理工艺中，温度保持不变或改变。一次热处理工艺的温度范围为400°C 845°C。在该温度范围内进行热处理更有利于液相的生成，以及适合BSCC0-2212或BSCC0-2223晶粒的生长，并且防止其它第二相的异常生长。优选的是，在所述二次热处理工艺中，两次热处理的氧分压相同或不相同。优选的是，在所述二次热处理工艺中，每一次热处理的氧分压保持不变或改变。二次热处理工艺的氧分压范本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种优化超导带材Bi?2223相中氧含量的方法，其按照先后顺序包括以下步骤：1)把已经过预处理的前驱粉压制成为粉棒，将其装入纯银管中并密封好形成一个短坯；2)将短坯经过拉拔后形成具有一定尺寸和横截面积的单芯超导导线，把单芯导线截成多段并束集在一起，再次装入银合金管中并进行拉拔，得到多芯超导导线；3)多芯导线再通过轧机轧制成为生带；4)将生带进行发生超导转变的常规热处理，并伴随中间变形；5)在步骤4)的常规热处理完成之后，再进行至少一次的热处理；所述热处理的工艺参数为温度、保温时间和氧分压，其特征在于：所述热处理为一次热处理、二次热处理或三次热处理；所述一次热处理的氧分压范围为0.5～20％；所述二次热处理的氧分压范围为0.5～20％；所述三次热处理的氧分压范围为0.5～20％。
【技术特征摘要】
1.一种优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其按照先后顺序包括以下步骤: 1)把已经过预处理的前驱粉压制成为粉棒，将其装入纯银管中并密封好形成一个短坯； 2)将短坯经过拉拔后形成具有一定尺寸和横截面积的单芯超导导线，把单芯导线截成多段并束集在一起，再次装入银合金管中并进行拉拔，得到多芯超导导线； 3)多芯导线再通过轧机轧制成为生带； 4)将生带进行发生超导转变的常规热处理，并伴随中间变形； 5)在步骤4)的常规热处理完成之后，再进行至少一次的热处理； 所述热处理的工艺参数为温度、保温时间和氧分压，其特征在于:所述热处理为一次热处理、二次热处理或三次热处理；所述一次热处理的氧分压范围为0.5 20%;所述二次热处理的氧分压范围为0.5 20% ;所述三次热处理的氧分压范围为0.5 20%。2.根据权利要求1所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述一次热处理工艺中，氧分压保持不变或改变。3.根据权利要求1或2所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述一次热处理工艺中，温度保持不变或改变。4.根据权利要求1所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次热处理工艺中，两次热处理的氧分压相同或不相同。5.根据权利要求1或4所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次热处理工艺中，每一次热处理的氧分压保持不变或改变。6.根据权利要求1所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次热处理工艺中，两次热处理的温度相同或不相同。7.根据权利要求1或6所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次热处理工艺中，每一次热处理的温度保持不变或改变。8.根据权利要求1所述的优化超导带材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述三次热处理工艺中，三次热处理的氧分压相同或至少有一次热处理的氧分压与另外两次热处理的氧分压不...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋秀华，孙海波，
申请(专利权)人：北京英纳超导技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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