[发明专利]一种高性能超导线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导线的制造方法，尤其涉及一种包括二硼化镁的超导线的制造方法。

背景技术

随着科技的高速发展，人们越来越多的开始利用各种超导体，例如超导带或超导线等。二硼化镁在金属超导体中具有最高的转变温度，由于其转变温度高，因此如果制造的二硼化镁材料纯度好，可以不用通过液氦冷却即可使用。

现有技术中，可以工业应用的一种二硼化镁制造方法是：制造元素镁和元素硼的混合物，然后在800℃-1200℃温度，在氩气作为保护气体的条件下经受炉工艺。该反应是强烈放热的。该方法具有下列的缺点，不提供纯的二硼化镁，也就是说无氧的二硼化镁，而是由于金属镁和硼对氧有高的亲和力，总是具有氧化物杂质，这些氧化物杂质降低了作为超导材料的适用性。由此，在工业实施该方法时，几乎不可避免二硼化镁被氧化物杂质污染。人们不能通过用氢还原来除去氧化物杂质，这是因为由于元素硼会形成氢化硼。

另一种二硼化镁制造方法包括如前述方法那样制造晶体镁和非晶态硼的混合物，然后在氩气下进行原料的机械合金化。由此显著地降低了反应温度。该方法的优点在于，该二硼化镁要比根据前述方法制造的MgB₂更适合用作供二硼化镁超导线用的粉末填料。但是其缺点在于，机械合金化是非常缓慢的，此外材料中的杂质，例如通过磨损而增加了。炉工艺后，尽管如此必须对粉末进行研磨，因为虽然粉末与第一传统方法相比以更细颗粒产生，但是它总是含有显著部分的过粗颗粒。第二次产品研磨再一次提高了粉末中杂质的份额，耗时并且限制生产能力。为了使氧化物杂质保持尽可能的少，还在产品研磨时添加氢化镁。也可以在研磨之前向该粉末添加掺杂成分。

因此，如何制备纯度好，杂质少的二硼化镁，进而制造高性能超导线是本领域技术人员一致追求的目标。

发明内容

本发明公开了一种高性能超导线的制造方法，该制造方法可以在还原条件下制备二硼化镁，防止其被氧化物副产物污染，并且得到晶粒小且结晶度好的二硼化镁内芯。

本发明的高性能超导线的制造方法包括如下步骤：

制备二硼化镁结晶体，作为内芯，其包括如下步骤：

首先，将二(正丁基)镁和二硼烷溶解在非极性溶剂中，反应得到硼氢化镁，通过固液分离法将杂质分离，其中非极性溶剂优选是戊烷，己烷，庚烷，辛烷；更优选为庚烷；

其次，在标准压力下，通入氩气形成保护气氛，将所得到的硼氢化镁热分解，使得形成硼化镁，其中，热分解的温度优选500℃-1000℃，更优选500℃-600℃；

将二硼化镁结晶体内芯包封在金属中；

将上述内芯和金属拉丝得到具有二硼化镁内芯的超导线。

优选地，该金属为铜。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚地理解本发明的技术方案，下面通过具体实施方式详细描述该超导线的制造方法。

本发明的高性能的超导线的制造方法包括如下步骤：

第一，制备二硼化镁结晶体，作为内芯，制备二硼化镁结晶体包括如下步骤：

首先，将二(正丁基)镁溶解在非极性溶剂中，其中非极性溶剂可以是戊烷，己烷，庚烷，辛烷，石油醚，苯，甲苯和二甲苯；优选使用庚烷。

二(正丁基)镁对于氧和湿气是敏感的，因此其总是含有氧化镁或氢氧化镁。如果将相对非极性的二(正丁基)镁溶解在所述的溶剂中，那么二(正丁基)镁进入溶液中，而氧化物杂质例如氧化镁和氢氧化镁由于它们的极性特性不进入溶液中。不溶解的组分将通过已知的固/液分离法，例如通过过滤或离心分离从二(正丁基)镁溶液中分离出来。获得了无氧化物杂质的二(正丁基)镁的溶液，将气态的二硼烷引入此溶液中，反应得到二(正丁基)硼和硼氢化镁。

所使用的二硼烷在性质上不含氧和湿气，因为它与氧或湿气反应而生成氧化硼或硼酸。通过与二硼烷反应形成硼氢化镁，硼氢化镁作为极性盐在该溶剂中析出。同时形成的少量三有机基硼BR₃或硼酸酯由于其非极性可溶于这种非极性溶剂中。通过重新相分离，例如通过过滤，将获得纯的不含氧化物杂质的固态硼氢化镁。这种硼氢化镁能在第二步热分解时使用。在整个方法期间必须注意严格隔绝氧和湿气。

其次，在标准压力下，通入氩气形成保护气氛，将所得到的硼氢化镁热分解，使得形成硼化镁。