[发明专利]一种Bi-2212超导线/带材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料制备技术领域，具体涉及一种Bi-2212超导线/带材的制备方法。

背景技术

Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ（即Bi-2212）高温超导材料因其在4.2K～20K温区内具有极高的上临界场及优异的高磁场载流性能，并且作为目前唯一可以制备成各向同性圆线的高温超导材料，在高场磁体系统内插线圈及电缆等大电流应用条件下具有明显的优势。同时，基于Bi-2212高温超导材料优异的高场抗磁性能，Bi-2212超导材料在磁屏蔽等领域具有广泛的应用，并且在电磁弹射等军方应用领域也有一定的应用潜力。

但是，对于Bi-2212基高温超导线带材而言，鼓泡和气孔是极为常见的缺陷结构，干扰了Bi-2212晶粒的织构化生长过程，并使最终材料的载流面积减小，因此，鼓泡和气孔的存在对其最终传输性能具有极负面的影响。研究表明鼓泡和气孔主要出现在热处理过程中，并且其来源有三个方面，包括颗粒表面吸附气体及装管后颗粒间残余气体、Bi-2212分解释放气体以及粉末中残余碳在加热过程中生成CO₂形成的气体。而这几种气体之中，最主要也是比例最大的是颗粒表面吸附气体及装管后颗粒间残余气体。通过对粉末颗粒表面吸附气体的种类进行分析可以看出，这部分气体的组成主要是空气中的水、二氧化碳及氮气等，而且在传统装管工艺中，由于装管过程多在空气中进行，因此颗粒间的间隙气体同样为空气。而N₂、CO₂和水蒸气等气体在Ag管中的扩散速率与氧气相比都较慢，很容易造成加热过程中气体的聚集，进而残留形成鼓泡或气孔。另一方面，在部分熔化热处理过程中，在冷却过程中存在Bi-2212成相和再结晶过程，此反应为吸氧反应，需要芯丝中有较高的氧分压存在，以促进Bi-2212的成相。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Bi-2212超导线/带材的制备方法。该方法通过将Bi-2212前驱体粉末在氧气气氛条件下进行研磨，使Bi-2212前驱体粉末的颗粒表面吸附气体为氧气，同时结合真空除气过程，从而有效提高芯丝中残余气体的扩散速率，减少气体在线/带材内的残留，极大地减少了鼓泡等缺陷组织的形成，并提高了Bi-2212相的成相率，最终得到低气孔率、低第二相含量、高织构度以及高载流性能的Bi-2212超导线/带材。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Bi-2212超导线/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Bi-2212前驱体粉末和第一银管一起放入手套箱中，在氧气气氛的保护下，将Bi-2212前驱体粉末研磨后装入第一银管中直至装满，然后将装有Bi-2212前驱体粉末的第一银管一端采用脱脂棉封堵，第一银管另一端采用第一银质封头封堵后再用真空脂进行密封；

步骤二、将步骤一中采用脱脂棉封堵的第一银管一端与异径管的大口径端连接，将异径管的小口径端与真空泵的抽气口连接，利用真空泵对装入第一银管中的Bi-2212前驱体粉末进行抽真空处理，然后将封堵于第一银管一端的脱脂棉去除，采用第二银质封头封堵后再用真空脂进行密封，得到装管复合体；所述抽真空处理的真空度不大于5Pa，所述抽真空处理的时间为10h～48h；

步骤三、将步骤二中所述装管复合体进行拉拔得到Bi-2212单芯线材；所述Bi-2212单芯线材的截面为直径为0.9mm～1.6mm的圆形；

步骤四、将步骤三中得到的Bi-2212单芯线材进行轧制得到Bi-2212单芯带材；所述Bi-2212单芯带材的截面形状为矩形，所述矩形的长度为2mm～4mm，所述矩形的宽度为0.3mm～0.5mm；

步骤五、采用集束拉拔工艺将步骤三中得到的Bi-2212单芯线材制成Bi-2212多芯线材；所述Bi-2212多芯线材的截面为直径为0.9mm～1.6mm的圆形；

步骤六、将步骤五中得到的Bi-2212多芯线材进行轧制得到Bi-2212多芯带材；所述Bi-2212多芯带材的截面形状为矩形，所述矩形的长度为2mm～4mm，所述矩形的宽度为0.3mm～0.5mm；