[发明专利]一种MgB2超导线材的连接方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料连接技术领域，具体涉及一种MgB₂超导线材的连接方法。

背景技术

二硼化镁(MgB₂)材料的超导电性于2001年由日本科学家首次发现，该材料是一种具有简单二元结构的非金属化合物，其超导临界转变温度 (T_c)在零场下约为39K，是目前已知的具有最高T_c的简单二元化合物，是液氢温度范围内、即20K左右中低场超导磁体应用的首选材料。但是与高温氧化物超导材料相似，MgB₂是一种类似于陶瓷性质的脆性化合物，在弯曲、拉伸、扭转等外力作用下均可导致其超导传输性能造成不可逆的衰减。所以一般采用先绕制后反应(W&R)的工艺，即首先将绝缘后但未反应的MgB₂线(带)材绕制成螺线管线圈或饼状线圈，其中不同线圈之间的超导线材首尾相连，然后将线圈整体进行热处理，通过Mg-B之间的化学成相反应形成具有超导性能的MgB₂超导线圈。一般的MgB₂超导磁体由多个MgB₂线圈叠加而成，这就需要制作多个MgB₂超导接头。

超导接头的质量直接影响磁体的性能，而通常超导接头处两根导线之间晶粒连接时可能存在弱连接现象，导致接头部位的超导传输能力低于 MgB₂线材基体。在磁体运行过程中，由于焦耳热等因素导致磁体失超甚至损伤磁体，所以要求超导接头必须具有较低的电阻。对于MRI超导磁体系统来说，一般要求MgB₂超导接头的电阻小于1×10^-10欧姆。

截至目前，尚未发现有关MgB₂超导线材的连接并得到电阻小于 1×10^-10欧姆的超导接头的相关研究见诸报道。

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 MgB₂超导线材的连接方法。该方法结合孔型压制和粉末烧结工艺将两根 MgB₂超导线材连接在一起，其中孔型压制使接头部位结合强度较高，同时后续烧结热处理过程能够保证在接头部位形成良好的MgB₂超导相，从而实现两根MgB₂超导线材的超导连接接头。该方法能够解决PIT工艺制备单根线材长度的限制，进而促进MgB₂超导线材的实用化进程。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种MgB₂超导线材的连接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、分别对第一MgB₂超导线材和第二MgB₂超导线材进行酸洗处理，然后将酸洗处理后的第一MgB₂超导线材的待连接端和酸洗处理后的第二MgB₂超导线材的待连接端均修磨成斜坡状；

步骤二、在步骤一中修磨后的第一MgB₂超导线材的待连接端端面上铺覆Mg-B混合粉末，然后将铺覆有Mg-B混合粉末的第一MgB₂超导线材的待连接端和修磨后的第二MgB₂超导线材的待连接端进行对接；所述 Mg-B混合粉末由Mg粉与无定形B粉按摩尔比(1.0～1.1)∶2混合均匀而成；

步骤三、将Nb箔包覆于步骤二中对接后的第一MgB₂超导线材和第二MgB₂超导线材外，然后将Cu管套装于Nb箔外，得到待压制品；

步骤四、将步骤三中所述待压制品装入孔型模具中，然后将装有待压制品的孔型模具置于油压机中，压制、脱模后得到压制品；

步骤五、将步骤四中所述压制品置于烧结炉中进行烧结处理，自然冷却后得到连接后的MgB₂超导线材。

上述的一种MgB₂超导线材的连接方法，其特征在于，步骤一中所述酸洗处理的酸液为硝酸溶液，所述硝酸溶液中HNO₃与H₂O的摩尔比为 1∶(1.5～2)。