[发明专利]一种MgB2多芯超导线材的制备方法

说明书

本发明公开了一种MgB₂多芯超导线材的制备方法，包括以下步骤：一、将镁粉和硼粉混合均匀后装入套管中，经多道次第一拉拔得到单芯线材；二、将单芯线材依次进行定尺、截断、矫直和酸洗处理，然后和相同尺寸的Cu/Nb复合棒组装到无氧铜管中，得到铜管复合体；三、将铜管复合体依次进行多道次第二拉拔、多道次辊模拉伸和多道次第三拉拔；四、将第三拉拔后的铜管复合体进行烧结处理，最终得到MgB₂多芯超导线材。本发明采用拉拔和辊模拉伸相结合的工艺，解决了MgB₂多芯超导线材加工过程中芯丝之间变形不均匀导致的芯丝阻隔层破裂、断芯和断线的问题，提高了MgB₂多芯超导线材的产品质量，保证了MgB₂多芯超导线材的超导性能。

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MgB₂多芯超导线材的制备方法。

背景技术

MgB₂是一种具有高温超导性能的金属化合物，其临界转变温度(Tc) 为39K，在电子、电力、机械及国防领域具有广阔的应用前景。MgB₂是一种具有类似陶瓷性质的脆性化合物，不具有加工塑性，无法直接加工成线带材，通常需要包覆金属后才能进行加工。目前最常见的MgB₂线材制备方法为原位法粉末装管法(in-situ PIT)，先将Mg粉和B粉按照一定的化学计量比混合均匀，然后填充到保护套管中，再将填充后的套管加工到最终尺寸，最后进行热处理，从而生成MgB₂相。由于Mg粉和B粉的化学性质较为活泼，在热处理过程中能够与多种金属包括最常用的基体材料Cu发生化学反应，所以需要在Mg粉和B粉的混合粉末和基体材料之间增加阻隔层材料，如Nb、Ta、Fe等金属。而制备MgB₂多芯线材则是将单芯线材加工到一定尺寸后二次或多次组装到套管中，再将组装后的套管加工到最终尺寸。

采用in-situ PIT法制备MgB₂线材时通常采用模具拉拔工艺对填充粉末后的套管或是组装后的套管进行加工，从而得到MgB₂单芯线材或MgB₂多芯线材。该拉拔工艺对MgB₂单芯线材的制备无影响，而在MgB₂多芯线材的拉拔过程中，芯丝之间的结合力较差，内层芯丝主要受压应力的作用，而外层芯丝同时受滑动摩擦力和压应力的作用，所受应力的差异导致内外芯丝无法协同变形，导致芯丝之间变形不均匀，经常出现单个芯丝阻隔层破裂、芯丝断裂等现象，严重时甚至会断线，影响MgB₂多芯线材的产品质量和超导性能。

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多芯超导线材的制备方法。该方法采用拉拔和辊模拉伸相结合的工艺，解决了MgB₂多芯超导线材加工过程中芯丝之间变形不均匀导致的芯丝阻隔层破裂、断芯和断线的问题，提高了MgB₂多芯超导线材的产品质量，保证了MgB₂多芯超导线材的超导性能。

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

步骤一、将镁粉和硼粉按照1：2的摩尔比在氩气保护下混合均匀，然后装入套管中，得到装管复合体，将所述装管复合体进行多道次第一拉拔，得到单芯线材；所述套管为Cu/NbZr复合管或Cu/Nb复合管；所述第一拉拔的道次变形率为8％～15％；

步骤二、将步骤一中得到的单芯线材依次进行定尺、截断、矫直和酸洗处理，然后将多根酸洗后的单芯线材和相同尺寸的Cu/Nb复合棒组装到无氧铜管中，再用无氧铜丝填充无氧铜管中的空隙，得到铜管复合体；所述组装过程中Cu/Nb复合棒装入无氧铜管的中心，酸洗后的单芯线材沿圆周方向围绕Cu/Nb复合棒排列成圆环状结构装入无氧铜管中；所述酸洗后的单芯线材、Cu/Nb复合棒和无氧铜管的长度均相同；