[发明专利]一种制备超导线带材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种YBa₂Cu₃O_δ-7(以下简称YBCO)超导线带材制备方法，属于高温超导材料制备技术领域。

背景技术

超导技术是一项综合性的高技术，可广泛用于能源、医疗、交通、科学研究及国防军工等重大工程方面，并将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大的推动作用。以YBCO超导体为主的第二代高温超导线带材，由于材料其高的不可逆场，高的载流能力、低的交流损失的等优点成为目前最有可能大规模工业应用的一种超导材料。由于YBCO弱连接严重，如果其晶界角大于5°，穿过晶界的超导电流将会大大降低，所以如果采用传统的粉末套管法来制备超导带材，其超导电流传输能力远远达不到应用的标准。

现在国际上主流的制备YBCO超导带材的方法分别是轧制辅助双轴织构(RABiTS)和双粒子束辅助沉积技术(IBAD)。RABiTS技术是在具有立方织构的金属基带上面外延生长过渡层以及超导层，而IBAD技术是在多晶取向的金属基带上制备一层具有双轴织构的种子层，然后再外延生长过渡层超导层。虽然这两种技术路线在实验室都获得成功，并且制备出了高质量的第二代超导线带材的短样。但是这两种技术路线制备的YBCO超导带材都是由金属合金基带、多层过渡层(种子层、阻挡层、帽子层)、YBCO层、保护层以及稳定层构成，这种多层结构决定了RABiTS和IBAD两条技术路线相比传统的粉末套管法有着更繁复的制备工艺和更高的生产省本，这严重的制约了YBCO超导带材的工业化生产和应用。

发明内容

本发明所要解决的问题是在现有YBCO超导线带材制备基础上，提出一条新的制备路线。

本发明提供的制备方法，其主要特征在于，选用具有平片状晶粒的YBCO粉末作为初始粉末，利用传统的粉末套管法直接制备YBCO超导线带材。

本发明所提供一种制备超导线带材的方法，其特征在于，以具有平片状晶粒的YBCO粉末为初始原料、用传统的粉末套管法来制备YBCO线带材；具体包括以下步骤，工艺流程如图1所示：

(1)初始粉末的混合以及填充

选用YBCO粉末为初始原料，要求这种粉末中大部分YBCO晶粒的微观结构呈现出平片状，优选YBCO晶粒在形状表现为长方体，且其长度与宽度是厚度的5倍以上。将平片状YBCO粉末与银粉进行混合，银粉的质量为平片状YBCO粉末重量的0～20％，银粉的加入可以帮助YBCO粉末更好的相互连接。随后将混合粉末按传统粉末套管法的工艺填充入金属套管当中。套管的材质选取银、金或铂等与YBCO不发生反应的金属或合金，也可选用普通金属作为套管并在其内部镀上由上述不与YBCO发生反应的金属或合金构成的隔离层；

(2)旋锻及拉拔减径

将填充好粉末的金属套管按按传统粉末套管法的工艺进行旋锻及拉拔以逐渐的减少线材的直径；

(3)线带材成型

制备线材的工艺中，在旋锻及拉拔之后直接逐步减径到目标尺寸，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导线材。由于初始粉末中YBCO的微观结构呈现出平片状，烧结完毕后的YBCO线材芯部的微观结构也保持了平片状，而且这些平片状晶粒紧密均匀的排列在一起；

制备带材的工艺中，在旋锻、拉拔之后先将线材减径至需要尺寸，随后进行逐次轧制直到目标尺寸，最后在氧气中退火烧结即可获得YBCO超导带材。由于初始粉末中YBCO的微观结构呈现出平片状，所以制备的YBCO带材芯部的微观结构也呈现出平片状，而且这些平片状晶粒紧密均匀的排列在一起。

与现有的YBCO线带材制备工艺相比，本发明具有以下有益的效果：

本发明采用具有平片状结构的YBCO粉末为初始原料、用传统的粉末套管法来制备YBCO线带材。由于初始粉末中YBCO晶粒都呈现出平片状，这表明每个晶粒本身都具有取向，而在线带材制备完成之后，这种微观结构和取向并没有被改变，所以在这些平片状YBCO晶粒之间便可以构成很好的超导电流的通路。因此本方法比与同样用粉末套管法来制备但以商业YBCO为初始粉末的线带材有更好的超导电流传输能力。而由于采用了传统的粉末套管法，所以比现有的RABiTS和IBAD路线有更低廉的成本和简洁的工艺。

附图说明

图1：YBCO线带材成型过程示意图

1、平片状YBCO粉末示意图

2、获得线材示意图

3、获得带材示意图；

图2：实施例1中所用初始平片状YBCO粉末的SEM图片；