[发明专利]一种超导接头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导接头及其制备方法。

背景技术

2001年发现超导转变温度高达39K的新型超导体二硼化镁MgB₂具有超导相干长度较长、较高的上临界场、晶界不存在弱连接、结构简单、成本低廉等优点，在超导电力、电子器件、及医疗仪器，特别是核磁成像磁体等方面具有广泛的应用前景；此外，上述特性也使得二硼化镁还可以用作超导接头的接触材料。目前采用二硼化镁作为接触材料的超导接头制备方法有两类，一类是直接采用二硼化镁粉末作为接触材料，另一类是将混合后的硼粉和镁粉进行烧结生成的二硼化镁作为接触材料。这两类方法都有各自的缺点，使得超导接头的性能还有待于进一步提高。

专利(CN102449848A)公开了一种超导连接装置及其制造方法，其直接采用二硼化镁粉末作为接触材料。但是由于MgB₂为陶瓷材料且较硬，这样不仅导致二硼化镁粉末之间的晶粒连接性比较差，更使得二硼化镁与被连接的超导体之间的连接性也差，最终必然在很大程度上降低了超导接头的性能，即导致接头区域的临界电流降低和超导电阻的增加。

专利(CN101291021B)公开了一种MgB₂带材超导连接方法，其在两端待接续的MgB₂带材之间放入镁粉和硼粉的混合物进行热处理，形成了MgB₂超导芯连接。不过在合成MgB₂的时候，由于镁扩散进入硼粉中，镁粉的位置便会空余出孔洞从而降低了连接区域的致密度，通常只有二硼化镁理论密度的50％左右，进而导致晶粒连接性变差，最终也必然在很大程度上降低了超导接头的性能，即导致接头区域的临界电流降低和超导电阻的增加。

发明内容

本发明的目的是克服目前超导接头采用二硼化镁作为接触材料时晶粒连接性差的问题，提出一种高致密度和晶粒连接性的超导接头的制备方法，并制备出连接效率较高的超导接头。且该方法工艺简单，制作方便。

本发明的技术方案如下：

一种超导接头，其特征在于：所述超导接头包括被连接的超导体、硼粉、镁粉和金属包套；所述的被连接的超导体的末端埋入硼粉中，硼粉表面覆盖有镁粉，被连接的超导体、硼粉和镁粉均被金属包套所包裹。所述的超导体包括超导块材、线材、带材或薄膜，所述的超导线材或带材的超导芯至少为单芯；硼粉密度为理论密度的25％-70％之间，所述的超导接头由镁粉和硼粉反应生成的二硼化镁实现超导连接。所述的被连接的超导体含有低温超导体或者高温超导体。

根据权利要求1所述的超导接头，其特征在于：所述的硼粉中不含或含有至少一种掺杂物，所述掺杂物含有La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、H、Li、B、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pb、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、I、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi中的一种或多种元素。

所述的金属包套是金属箔、金属片或者金属管，种类为金属单质或合金；所述的金属包套为单层或者双层以上的复合包套。

所述的超导接头主要用于超导体连接或者超导磁体绕组。

一种超导接头的制备方法，其步骤如下：

(1)将需要连接超导体末端的超导芯露出；

(2)将步骤(1)处理过的超导体末端埋入硼粉中，压实硼粉使其密度达到理论密度的25％-70％之间；

(3)在硼粉表面覆盖镁粉，再将被连接的超导体、硼粉和镁粉用金属包套包裹；

(4)焊接经步骤(3)处理过的金属包套；

(5)对经上述步骤(4)制备的金属包套进行热处理，得到超导接头。

其中，硼粉与镁粉的原子比不高于2。

其中，优选的，热处理温度600-950℃，保温时间1分钟-100小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：