[发明专利]Bi系高温超导导线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及Bi系高温超导导线，具体涉及的是一种以BSCCO-2212或BSCCO-2223为主相的Bi系高温超导导线的制备方法。

背景技术

随着高温超导技术应用日趋广泛，市场对高温超导导线的需求将越来越大。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，其制备方法通常采用金属套管法，即先将超导前驱粉装入银或银合金套管中，然后通过拉拔、挤压等机加工工艺成型，最后进行形变热处理，其中形变热处理是指在各阶段热处理过程之间，加入必要的机械变形手段，提高超导导线中超导芯的密度和织构。典型的形变热处理过程主要有以下步骤：首先第一次高温热处理(HT1)，其后进行中间轧制(Rolling)，然后进行第二次高温热处理(HT2)，最后低温后退火处理(PA)。上述形变热处理过程都是在常压下进行的。

利用上述的金属套管法制备的Bi系高温超导导线的超导芯内通常存在一些孔隙和裂纹等缺陷，这些缺陷会大大降低导线的电学和机械性能。虽然形变热处理过程中的轧制过程能在一定程度上提高导线超导芯的密度，但是在轧制的同时，超导芯内部将产生许多裂纹，该过程中产生的裂纹在后面常压热处理过程中并不能完全愈合，从而会严重降低导线的超导导电性能。为了减少冷轧过程产生的裂纹，R.Zeng等人采用热压方法进行高压热处理Bi系导线(Physica C 307(1998)29)研究，该方法将导线夹在两片陶瓷材料中间，进行加压热处理。该固体加压热处理的方法在热处理长导线时，实际操作过程将比较困难。

Bourdillon A J等人首先将等静压技术应用于Bi系导线的研究(J.Mater.Sci.Lett.15(1996)439)，随后M.O.Rikel等人(IEEE Trans.Appl.Supercond.11(2001)3026)也报道了等静压热处理Bi系导线。虽然利用等静压技术能提高导线超导芯的密度和超导临界电流密度，但考虑到导线经过机械轧制后，其银包套表面存在微裂纹，并且超导芯内部也存在大量裂纹和空隙，直接将轧制后的导线进行高压热处理过程，高压气体很可能会通过这些微裂纹和空隙进入导线内部，难以达到提高超导芯密度的目的，所以在导线进行等静压处理以前样品都要经过包套密封处理，即将整个导线用银箔包裹密封，接着高压压制使得银箔紧贴导线，最后在高温下处理使得银箔和导线外包套成为一体，从而将导线超导芯和高压气体完全隔离起来，避免高压气体进入超导芯内部，以免失去高压致密化的效果。显然，该包套密封的方法不适合于Bi系导线的大规模生产。C.Beneduce在解决Bi系导线包套密封的问题时(Physica C 372-376(2002)980)，也提到在导线表面电镀银或沉淀硝酸银，并在导线两端用银箔密封的方法可以解决等静压制备Bi系长导线的困难。尽管如此，该方法比较繁杂。

发明内容

本发明的目的是提出一种等静压制备Bi系导线的方法。利用该方法可以提高导线超导芯的密度和织构，从而提高导线的电学和机械性能，并且在进行高压热处理时不需要进行外加包套密封处理，加压方法简单，适宜于Bi系导线的大规模生产。

本发明的主要原则在于机加工后的Bi系导线在进行高压热处理之前，导线需经过至少一次中间热处理过程。中间热处理过程，尤其是当超导芯中有液相出现时，有利于超导芯中BSCCO-2212或BSCCO-2223晶体的生长以及裂纹和孔隙的部分愈合，从而导致其内部孔隙和裂纹逐渐相互隔开，不与外界高压气体介质连通，从而有利于在进行后续高压热处理过程中防止高压气体介质进入到导线内部，达到高压致密化的效果。

本发明主要包含如下步骤：

(1)制备线材的步骤，其中所述的线材为包含至少一根具有超导性能的超导芯和包在超导芯周围的至少一种金属基体，其超导芯的主相为BSCCO-2212或BSCCO-2223，其经历的最后一道工序为机加工工序，如轧制或拔制，该导线的横截面可为任意形状，如长方形、椭圆形或圆形。

(2)将上述制得的导线进行至少一次中间热处理。其目的在于通过该中间热处理过程可以使得导线中的裂纹和孔隙不与外界高压气体介质连通。