[发明专利]一种MgB

说明书

本发明公开了一种MgB₂超导线材的快速热处理方法，该方法采用石英玻璃辅助烧结管辅助热处理炉进行热处理，石英玻璃辅助烧结管包括细长颈石英管和粗长颈石英管，粗长颈石英管的端部设置有封盖，细长颈石英管的内经小于所述粗长颈石英管的内径；该方法为：将MgB₂超导线材缠绕在骨架线圈上，然后放入石英玻璃辅助烧结管中密封，再放入热处理炉中进行烧结处理，冷却后得到热处理后的MgB₂超导线材。本发明设计了石英玻璃辅助烧结管辅助热处理炉进行热处理，可将MgB₂超导线材密封在石英玻璃辅助烧结管中，保证烧结处理时隔绝氧气，并且可预先升温，降温在空气中进行，显著缩短了热处理时间，热处理后的MgB₂超导线材的超导性能更优。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，具体涉及一种MgB₂超导线材的快速热处理方法。

背景技术

MgB₂是一种简单金属间化合物，自2001年被日本科学家发现在 39K(Tc)具有超导转变以来，世界各国科研人员对其进行了大量的研究。 MgB₂相干长度长，不存在晶界弱连接，晶界能承载较高的电流 (1.8×10⁸A/cm²)，原材料也容易获得且制备成本低，在电力传输、Josephson 器件、MRI医疗检测、中子探测等领域有广阔的应用前景。目前美国、日本和欧洲在千米级MgB₂实用化线带材制备技术和MgB₂实用化磁体技术方面已取得很大进展。2006年底，意大利的Columbus Superconductor、 ASG、Paramed公司合作完成了制冷机冷却0.5T MgB₂超导磁共振成像 (MRI)样机，推进了MgB₂超导体的实际应用的可能性，尤其在MRI医疗市场应用上将有很广阔的应用前景。我国目前在973、863等国家和省市项目的支持下在块材、薄膜、线带材的制备技术上有了很好的基础，尤其西北有色金属研究院在线带材的制备上已经达到了千米级的制备水平，为我国超导产业化的进程又向前迈进了一大步。

从PIT法线带材的研制发现，过长的烧结时间不仅造成具有一定计量比镁的挥发损失，还会在粉末和接触体包套之间反应形成不利于传输的高电阻层，在工程应用时会大大降低电流的传输通道，导致不能承载更大的传输电流。烧结时间越长，扩散层越厚，线带材的临界电流密度越低，例如，镍包套和先位法的MgB₂粉末之间反应会形成MgNi₃B₂、Mg₂Ni、Mg₃(BO₃)₂非超导相，原位法的铁包套和粉末中的硼反应会形成Fe₂B高电阻层，铌包套受MgB₂前驱粉纯度的影响也会在高温长时间热处理情况下发生铌强度降低的可能性，若温度超过750℃/1h，硼还会向铌扩散，使超导层的计量比发生改变，同时扩散层增加了传输电阻，因此选择一个能够快速烧结的热处理炉显得尤为重要。

目前烧结样品的热处理炉通常有两种：真空气氛炉和普通管式炉。真空气氛炉烧结样品时必须在真空或保护气氛下且样品在升炉温前放入，但大多数热处理炉的升温速率满足不了快升快降的条件，一个程序执行结束后到样品取出至少在2个小时以上，所得到的芯丝孔隙率较高，晶粒连接性较差。对于in situ(原位法)和ex situ(先位法)的样品，热处理温度一般在670℃～950℃、10min～60min有较好的传输性能，若完成快速烧结只能在普通管式炉中，但样品的包套材料大多数是容易氧化的铜、蒙乃尔合金、镍、铌、钽、铁等，均不能直接放在空气中烧结。