一种矩形多芯复合超导带材的制备方法

摘要

本发明公开了一种矩形多芯复合超导带材的制备方法，该方法为：一、将无定形硼粉、镁粉和苹果酸乙醇溶液制成混合浆体；二、制备装管前驱粉；三、装管，旋锻拉拔，得到Cu-Nb-MgB2单芯棒；四、将Cu-Nb-MgB2单芯棒和Cu-NbTi单芯棒装入Cu-Ni合金管中进行二次组装，得到二次复合体；五、将二次复合体加工成线材，然后进行旋锻拉拔，得到矩形多芯复合带材；六、缠绕高硅氧玻璃纤维，盘圆，两端夹扁；七、热处理，得到矩形多芯复合超导带材。采用本发明的方法制备的复合超导带材较单一的MgB2和NbTi超导材料具有更宽的温度使用范围和更高的使用磁场。

主权项

一种矩形多芯复合超导带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将无定形硼粉和镁粉按照Mg∶B=1∶2的原子比配料，混合均匀，然后向混合物中加入苹果酸乙醇溶液，在200r/min～400r/min下搅拌30min～90min，得到混合浆体；所述苹果酸乙醇溶液中苹果酸的质量为无定形硼粉和镁粉总质量的10%～30%；所述苹果酸乙醇溶液中苹果酸的质量百分比浓度为15%～25%；步骤二、将步骤一中所述混合浆体在50℃～60℃下真空焙干，研磨得到粉末；将所述粉末置于管式炉中，在氩气保护下以0.5℃/min～1℃/min的速率升温至180℃～200℃后恒温1h～2h进行低温分解处理，随炉冷却后研磨均匀得到装管前驱粉；步骤三、将步骤二中所述装管前驱粉装入Nb管中，得到装管复合体；然后对所述装管复合体进行旋锻拉拔，得到具有正六边形截面的Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）；再对所述Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）进行定尺和截断，然后酸洗去除表面氧化皮；步骤四、将9根步骤三中经酸洗后的Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）和10根具有正六边形截面的Cu‑NbTi单芯棒（3）装入Cu‑Ni合金管（1）中进行二次组装，得到二次复合体；所述二次复合体的结构为：1根Cu‑NbTi单芯棒（3）位于Cu‑Ni合金管（1）中心，9根Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）和9根Cu‑NbTi单芯棒（3）分为内、外两层围绕位于Cu‑Ni合金管（1）中心的Cu‑NbTi单芯棒（3），其中内层由3根Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）和3根Cu‑NbTi单芯棒（3）交错排列而成，外层由6根Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）和6根Cu‑NbTi单芯棒（3）交错排列而成；所述Cu‑NbTi单芯棒（3）的尺寸与Cu‑Nb‑MgB2单芯棒（2）的尺寸相同；步骤五、采用旋锻拉拔和孔型轧制相结合的加工方法将步骤四中所述二次复合体加工成线材，然后采用8%～10%的道次加工率经过3～4个矩 形模具对所述线材进行旋锻拉拔，得到矩形多芯复合带材；步骤六、在步骤五中所述矩形多芯复合带材表面缠绕一层高硅氧玻璃纤维，然后盘圆，并将缠绕高硅氧玻璃纤维后的矩形多芯复合带材两端夹扁；所述高硅氧玻璃纤维是指SiO2含量为96%以上的玻璃纤维；步骤七、将步骤六中两端夹扁后的矩形多芯复合带材置于不锈钢板上，一同放入真空炉中抽真空，待真空度达到2Pa以下，以10℃/min～20℃/min的升温速率升温至600℃～700℃，恒温1h～4h后自然冷却；然后对自然冷却后的矩形多芯复合带材进行3～4次时效热处理，得到矩形多芯复合超导带材；所述时效热处理的过程为：抽真空，待真空度达到5×10‑2Pa以下，以1℃/min～3℃/min的升温速率升温至380℃～420℃，恒温20h～40h后自然冷却。