[发明专利]一种Bi‑2212超导线/带材的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于高温超导材料制备技术领域，具体涉及一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法。

背景技术

由于Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi-2212)线材高温超导体具有优异的低温高磁场载流性能，且是目前唯一可制备成各向同性圆线的实用高温超导材料，上述特性使Bi-2212高温超导体材料成为制备低温高场磁体内插线圈的首选材料。

目前粉末装管法(PIT)和熔化法相结合的制备技术是制备高性能Bi-2212线材的主流技术。该技术是将超导前驱粉末装入银管，通过拉拔、组装制备成多芯复合体，再加工到设计的线材尺寸，然后进行部分熔化热处理即可得到较高性能的Bi-2212超导线材。

粉末装管法，即将粉末装入到金属管内制成复合体，后对复合体进行加工。但粉末装入银管过程中，粉末表面吸附的气体和粉末间隙气体一同被装入到银管内，经过拉拔加工后，大多数气体被密封在最终的线材内。加热初期，密封在线材内的气体按照盖吕萨克定律膨胀，在包套的约束下气体体积保持不变。升温至芯丝熔化温度时，密封在Bi-2212线材内部的高压气体占有一定的体积，高压气体的存在使部分Bi-2212熔融体被排开，而且由于Bi-2212线材芯丝直径只有20μm，聚集较多气体芯丝的某些位置的Bi-2212熔融体被完全排开，导致该段芯丝完全失超；聚集不太多气体的Bi-2212芯丝形成海绵体状的孔洞结构，导致大多数超导晶粒之间形成大的错配角，严重影响了超导电流在晶间的流通，大幅降低了Bi-2212线材的临界电流。另一方面，升温过程中线材外部环境气体压力保持不变， 随温度的增加，线材内外压差逐渐增加，温度达到一定程度，聚集大量气体的芯丝内部产生的压强和外界气体压强差超过包套材料变形的极限，包套就会发生膨胀，导致包套内空间增加，继续升温到芯丝熔化温度，会出现更严重的芯丝被完全排开或形成的Bi-2212密度更低的海绵体结构，导致线材载流性能更低，而且过于严重的气体聚集造成的线材芯丝膨胀过大超过包套材料的蠕变极限，引起线材芯丝出现气孔甚至裂纹，导致线材的出现严重的渗漏，大大影响了线材的使用。

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/带材的热处理方法。该方法能够有效抑制线材内部气体的膨胀，有效防止了鼓泡或鼓泡带来的缺陷，同时可以提高芯丝密度，能够得到性能高且均匀的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/带材的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将Bi-2212多芯线/带材置于热处理炉中，然后向热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体以排除炉内空气；

步骤二、向步骤一中已排除空气的热处理炉内继续通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，在炉内压力恒定为20atm～200atm，氧分压恒定为0.5atm～1atm的条件下，将Bi-2212多芯线/带材先升温至880℃～900℃后保温20min～30min，然后降温至810℃～850℃后保温24h～48h，之后随炉冷却至25℃室温；

步骤三、停止向步骤二中冷却后的热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，然后将热处理炉内的氧氮混合气体或氧氩混合气体排出直至炉内压力降为常压，得到Bi-2212超导线/带材。

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤一中所述Bi-2212多芯线/带材的芯数为49～7725芯。

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤二中所述升温的速率为50℃/h～100℃/h。

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤二中所述降温的速率为1℃/h～10℃/h。

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤三中所述热处理炉内的氧氮混合气体或氧氩混合气体的排出速率为使热处理炉内的压力以2MPa/h～5MPa/h的速率降低。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明制备工艺简单，设计合理，制造成本低，推广面大，利于应用于Bi-2212长线的生产。

2、本发明Bi-2212超导线/带材的热处理方法能够有效防止Bi-2212线/带材芯丝出现孔洞或鼓泡。