[发明专利]加强型铋系高温超导带材及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导材料的制备方法，特别涉及的是一种以银基铋系高温超导带材作为上、下表层，镍、铜、金或者铂金属带材为中间层的加强型铋系高温超导带材及其制备方法。

背景技术

自从1986年高温超导问世以来，高温超导尤其是铋系超导发展至今已经取得了很大的进展。目前铋系超导带材在制作中一般采取金属套管法(PIT)。该方法在实际操作中一般采用银或者银合金作为超导导线的基体，将超导粉放在银套管里拉拔、轧制并热处理从而得到可以使用的超导带材。一般来说，选择银或者银合金主要是因为它对超导材料有足够的化学反应惰性并且有较好的选择性透氧能力，而且它还具有良好的延展性和导热性。因此，一般的铋系高温超导导线是由银或者银合金包覆超导芯组成。但是银或者银合金在成本上都比较高。

尽管银或者银合金具有不可替代的优越性，但是在实际应用中也存在一些弊端。其中最明显的体现在银或者银合金的机械性能相对较差，在应用中即使是很小的变形都会对超导带材的性能造成很大的影响。形变对于超导带材的影响在于随着应变的增大，超导带材的临界电流一开始缓慢减小，当超导带材的应变大于一定值的时候，临界电流出线大幅度的降低，当应变到一定程度时，其临界电流经过热处理也不可能恢复到原始状态。对于一种超导材料来说，能否在工业上大规模应用主要取决于：是否可以承载较高的电流密度；是否具有很高的拉伸强度；是否可以弯曲到较小的半径而同时保持较大的电流。而Bi2223/Ag超导带材因其机械强度较弱，在一定程度上影响了超导带材的工业应用。特别是在设计超导磁体的时候，一个必要的条件便是要承受足够的机械强度。由于超导磁体在正常运行的时候电流密度要远大于普通导体的电流密度，因此它将承受比常规磁体大得多的电磁力的作用。同时在电缆等的应用中也要求超导带材有较好的机械性能。所以研究采用机械性能高的超导带材或者研究加强高温超导带材具有非同一般意义。

早在几年前，美国超导公司(American Superconductor Corporat ion)就提出了一种加强高温超导带材的方法(专利号：US5987342)。该方法是在商用铋系超导带材两侧表面焊上不锈钢的方法，利用不锈钢的机械性能提高超导带材的机械性能，从而制成高强度带材。对于不锈钢的固定，一般采取焊锡，这种方法可以很明显的提高超导带材的机械性能。但是这种方法也有一定的缺陷，因为锡的熔点只有231.86℃，这就注定了对于加工好的加强带材是不可能再次进行热处理的。

发明内容

本发明的目的是提供一种加强型铋系高温超导带材及制备方法，本发明方法制作方法简单、成本低，在不降低超导临界电流的前提下显著提高了超导带材的机械性能。

本发明所述加强型铋系高温超导带材的上、下表层为银基铋系带材，中间层为镍或铜或铂或金的金属带材。

所述加强型铋系高温超导带材中银基铋系带材的宽度≤中间层金属带材的宽度。

制备加强型铋系高温超导带材的方法，有以下步骤：

1)将铋锶钙铜氧系超导粉放在银套管中用金属套法进行多道次拉拔成线材；

2)将步骤1)得到的线材轧制成厚度为0.2mm～0.8mm银基铋系单芯带材；3)取步骤2)所得的两根银基铋系带材，在两根银基铋系带材之间夹入一根金属带材，冷轧，使银基铋系带材和金属带材的总变形量为30％～90％，将三根带材复合在一起，在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm的条件下保温1～150小时，即得本发明所述加强型铋系高温超导带材。

本发明的进一步技术方案是：将步骤1)得到的线材分为若干段并装入银套管中用金属套法再次拉拔，轧制成厚度为0.2mm～0.8mm银基铋系多芯带材，在两根银基铋系多芯带材之间夹入一根金属带材，冷轧，使银基铋系带材和金属带材的总变形量为30％～90％，将三根带材复合在一起，在温度为700～840℃，氧分压为0.01～0.21atm的条件下保温1～150小时，得到本发明所述加强型铋系高温超导带材。

所述的金属带材为能与银基铋系带材冷轧复合在一起的镍或铜或铂或金的金属带材。

选择金属带材时需要其满足以下要求：

1.作为本发明所述加强型铋系高温超导中间层的金属带材，要求其强度高，以提高加强型铋系高温超导带材的整体强度，因此要求用以制作中间层的金属的强度高于银或者银合金(银基铋系合金)。

2.制作工艺中要求先冷轧复合成带材，而后进行热处理。因为热处理温度很高，这就要求中间层的金属具有相当高的熔点。