一种MgB₂-NbTi复合超导线材的制备方法

摘要

本发明提供了一种MgB2-NbTi复合超导线材的制备方法，包括以下步骤：一、制备MgB2单芯线材；二、将NbTi单芯线材和MgB2单芯线材进行定尺、截断和酸洗处理；三、将NbTi单芯线材、MgB2单芯线材和Cu管进行组装，得到MgB2-NbTi装管复合体；四、采用拉拔和孔型轧制相结合的加工路线，并进行适当的退火处理，得到MgB2-NbTi复合线材；五、进行成相处理和时效处理，得到MgB2-NbTi复合超导线材。本发明将MgB2单芯线材与NbTi单芯线材进行组装，采用拉拔和孔型轧制结合的加工技术以及热处理技术，最终制备出具有优异超导性能的MgB2-NbTi超导线材，具有广泛的应用前景。

主权项

一种MgB2‑NbTi复合超导线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、制备MgB2单芯线材（2），具体过程为：步骤101、按照Mg∶B∶（Ti+C）=1.05∶（4‑x）∶x的原子比称取Mg粉、B粉和TiC粉，混合均匀后压制成形，得到粉末压坯，其中x满足：0.08≤x≤0.16；步骤102、在氢氩混合气氛的保护下，将步骤101中所述粉末压坯在温度为900℃～1000℃的条件下保温2h～3h进行高温热处理；步骤103、将步骤102中高温热处理后的粉末压坯依次进行破碎、研磨和筛分处理，然后向筛分处理后的粉末压坯中补加Mg粉，混合均匀后得到原子比Mg∶B∶（Ti+C）=2.06∶（4‑x）∶x的前驱粉；步骤104、将步骤103中所述前驱粉装入Fe管中，得到MgB2装管复合体；步骤105、将步骤104中所述MgB2装管复合体进行第一孔型轧制，得到MgB2单芯线材（2）；步骤二、将NbTi单芯线材（3）和步骤105中所述MgB2单芯线材（2）均依次进行定尺、截断和酸洗处理，经酸洗处理后的NbTi单芯线材（3）的形状和尺寸均与酸洗处理后的MgB2单芯线材（2）相同；所述NbTi单芯线材（3）由NbTi合金、包覆于NbTi合金外的Nb层和包覆于Nb层外的Cu层组成，其中NbTi合金中Nb的质量百分含量为50%～54%，余量为Ti；步骤三、将10根步骤二中酸洗处理后的NbTi单芯线材（3）、9根酸洗处理后的MgB2单芯线材（2）和1根Cu管（1）进行组装，得到MgB2‑NbTi装管复合体；所述MgB2‑NbTi装管复合体由芯材、包覆于芯材外的第一包覆体、包覆于第一包覆体外的第二包覆体以及包覆于第二包覆体外的Cu管（1）组成，其中芯材为1根NbTi单芯线材（3），第一包 覆体由3根MgB2单芯线材（2）和3根NbTi单芯线材（3）组成，且MgB2单芯线材（2）和NbTi单芯线材（3）呈交错布设，第二包覆体由6根MgB2单芯线材（2）和6根NbTi单芯线材（3）组成，且MgB2单芯线材（2）和NbTi单芯线材（3）呈交错布设；步骤四、以15%～20%的道次加工率对步骤三中所述MgB2‑NbTi装管复合体进行4～5道次的第一拉拔，再以10%～12%的道次加工率对第一拉拔后的MgB2‑NbTi装管复合体进行7～9道次的第二孔型轧制，并在第二孔型轧制后进行第一真空退火处理，然后以10%～12%的道次加工率对第一真空退火处理后的MgB2‑NbTi装管复合体进行12～16道次的第二拉拔，并在第二拉拔后进行第二真空退火处理，最后以10%～12%的道次加工率对第二真空退火处理后的MgB2‑NbTi装管复合体进行第三拉拔，最终得到横截面形状为圆形的MgB2‑NbTi复合线材，其横截面直径为1.2mm～1.5mm；步骤五、将步骤四中所述MgB2‑NbTi复合线材进行一次高温成相处理，然后将高温成相处理后的MgB2‑NbTi复合线材进行多次低温时效处理，得到MgB2‑NbTi复合超导线材；所述高温成相处理的具体过程为：将MgB2‑NbTi复合线材以10℃/min～20℃/min的升温速率升温至600℃～650℃后保温2h～3h，然后自然冷却至25℃室温，每次低温时效处理的具体过程均为：将高温成相处理后的MgB2‑NbTi复合线材以1℃/min～3℃/min的升温速率升温至380℃～420℃后保温30h～40h，然后自然冷却至25℃室温。