一种挤压工艺制备多芯MgB₂超导线材的方法

摘要

本发明公开了一种挤压工艺制备多芯MgB₂超导线材的方法，该方法为：一、配制前驱粉末；二、装管制备一次复合体，拉拔加工得到单芯线材；三、装管制备二次复合体；四、预热封焊后的二次复合体并进行挤压加工，得到多芯棒材；五、将多芯棒材扒皮处理后进行拉拔加工，得到多芯线材，将多芯线材热处理，得到多芯MgB₂超导线材。本发明在传统的粉末装管工艺的基础上采用较大的单道次加工变形量即挤压工艺制备多芯MgB₂超导线材，由于挤压时二次复合体处于非常有利的三向应力状态，伴随较大的挤压变形量，二次复合体中不同金属界面会实现良好的冶金结合，制备的多芯棒材的复合强度较高，能够显著提高多芯MgB₂超导线材的致密度和屈服强度。

主权项

一种挤压工艺制备多芯MgB₂超导线材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在真空手套箱中，氩气气氛保护条件下将镁粉、无定形硼粉和掺杂粉末按照Mg:B:掺杂粉末＝1:(2‑x):x的摩尔比进行配料，然后研磨混合均匀后得到前驱粉末，所述掺杂粉末为碳化硅、碳化钛或活性炭，所述x的取值为0.05～0.10；所述镁粉的质量纯度不小于99％，镁粉的粒度为‑325目，所述无定形硼粉的质量纯度不小于99％，无定形硼粉的粒度为0.1μm～1μm，所述掺杂粉末的质量纯度不小于99％，掺杂粉末的粒度为1μm～10μm；步骤二、将步骤一中所述前驱粉末装入Nb/Cu复合套管中，得到一次复合体，然后对所述一次复合体进行拉拔加工，得到具有正六边形截面的单芯线材(1)；所述正六边形截面的内切圆直径为8.5mm～12mm，所述拉拔加工的道次加工率为10％～15％；所述Nb/Cu复合套管中Nb为内阻隔层，Cu为外稳定层，Nb/Cu复合套管中Nb和Cu的质量比为1:(1.2～1.6)；步骤三、将铜棒(4)、1根Nb/Cu复合棒(2)与6根或18根步骤二中所述单芯线材(1)置于无氧铜管(3)中进行二次组装得到二次复合体，所述二次组装的具体过程为：将1根Nb/Cu复合棒(2)置于无氧铜管(3)的中心，将6根或18根单芯线材(1)围绕1根Nb/Cu复合棒(2)排成圆环状结构装入无氧铜管(3)，然后采用铜棒(4)填充单芯线材(1)与无氧铜管(3)之间的空隙；或者将铜棒(4)、7根Nb/Cu复合棒(2)与30根或54根步骤二中所述单芯线材(1)置于无氧铜管(3)中进行二次组装得到二次复合体，所述二次组装的具体过程为：将7根Nb/Cu复合棒(2)置于无氧铜管(3)的中心，将30根或54根单芯线材(1)围绕7根Nb/Cu复合棒(2)排成圆环状结构装入无氧铜管(3)中，然后采用铜棒(4)填充单芯线材(1)与无氧铜管(3)之间的空隙；所述Nb/Cu复合棒(2)中Nb和Cu的质量比为1:(0.8～1.2)，Nb/Cu复合棒(2)与单芯线材(1)的横截面形状及尺寸均相同；步骤四、在真空条件下对步骤三中所述二次复合体的两端进行封焊，将封焊后的二次复合体预热至450℃～550℃并保温20min～40min，将挤压模具预热至300℃～400℃，然后将保温后的二次复合体置于预热后的挤压模具中进行挤压加工，得到横截面形状为圆形的多芯棒材，所述横截面的直径为16mm～30mm；所述挤压加工的挤压比为9.38～11.29，挤压速度为5mm/s～20mm/s；步骤五、将步骤四中所述多芯棒材进行扒皮处理除去表面氧化皮层，以10％～20％的道次加工率对扒皮处理后的多芯棒材进行拉拔加工，得到直径为1mm～1.4mm的多芯线材，然后将所述多芯线材置于管式炉中，在氩气气氛下进行热处理，得到多芯MgB₂超导线材；所述热处理的温度为650℃～700℃，热处理的时间为1.5h～3h。