[发明专利]一种制备各种异型超导块材的方法

说明书

一种制备各种异型超导块材的方法，包括如下步骤：使用三维数控雕刻机，根据所需的超导组件的形状尺寸，用计算机软件绘制相应的图形，然后把图形文件输入到精雕软件，制作好雕刻路径后，把路径文件输入到雕刻机运动控制系统；根据目标超导块材的尺寸和磁悬浮力要求，选择适当形状的单畴超导块材原料，将原料固定于雕刻机的加工平台上，配合路径文件调整工件的零点；雕刻机运动控制系统驱动雕刻机主机按照设定的路径对工件进行雕刻加工。该方法与通常的机加工方式相比，雕刻机体积小，易操作，耗时短，成品率高，加工费用低。

技术领域

本发明涉及一种制备各种异型REBaCuO高温超导块材的方法。属于高温超导材料加工技术领域。

背景技术

REBCO(RE：Y，Gd，Eu，Sm，Nd)超导块材作为高温超导材料研究的一个分支，由于具有优越的超导性能，如自稳定磁悬浮特性和高场磁通俘获能力。在磁悬浮轴承、飞轮储能、磁分离装置等领域有广阔的应用前景。目前，结合顶部籽晶技术的熔融织构生长工艺是制备高性能大尺寸超导块材的通用技术，由于REBaCuO超导块材的高度各向异性，所以籽晶技术的引入使生长单一取向的REBaCuO超导块材成为现实。然而，这是一种在籽晶引导下的定向外延凝固生长技术，对籽晶与母体的放置有一定的要求，通常只适合生长规则形状的超导块材，例如圆柱体、长方体、正六边形等。另外，由于生长高性能单畴高温超导块材的过程相对时间较长，对于制备尺寸较大的单畴超导块材难度较大，成品率较低，而且大尺寸超导块材的超导性能也有所降低。因此，在许多实际应用中，不仅对超导块材的形状有许多特殊要求，而且需要通过拼接满足大尺寸的需求，例如超导磁浮轴承应用中要求使用环形的超导块材组合。通常采用对熔融织构超导块材后加工的方式达到应用要求的形状和尺寸，对于简单的形状使用金刚石锯进行切割即可完成，而对于形状较为复杂，尺寸精度要求高的组合，一般采用机加工的方法。但是，在实际操作中，以上两种加工方式存在许多不便之处。例如，利用金刚石锯只能进行简单的线性切割，而且很难保证加工精度；机加工虽然可以保证加工精度，但对于加工复杂的形状一方面要设计不同的夹具，其次耗时较长，而且在用夹具固定过程中，容易对超导块材造成损伤，导致成品率的大幅度降低。另外，较复杂形状的异型超导组合很难用普通机加工方式实现，这在很大程度上，限制了超导块材在许多方面的应用。

综上所述，寻求一种简单易行的超导块材的加工方式是当务之急。由于超导块材本质上属于陶瓷类，脆性大，硬度高，而且易解理，后加工的能力低，因此，高效可行的超导块材的后加工方式成为急需解决的技术难题。

三维数控雕刻机由计算机、雕刻机控制器、雕刻机主机三部分组成。工作原理是通过计算机内配置的专用作图软件与精雕软件进行设计和雕刻路径制作，并由计算机把路径文件传送至雕刻机控制器中，再由控制器把这些路径文件信息转化成能驱动步进电机或伺服电机的带有功率的信号(脉冲串)，控制雕刻机主机生成X，Y，z三轴的雕刻走刀路径。同时，通过在雕刻机的高速旋转头上安装的按加工材质配置的刀具，对固定于主机工作台上的加工材料进行切削，即可雕刻出在计算机中设计的各种平面或立体的浮雕图形，实现雕刻自动化作业。目前，使用三维数控雕刻机加工异型高温超导块材的方法尚未见报道。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种采用三维数控雕刻技术制备各种异型超导块材的方法，在超导块材的后加工中首次引入雕刻技术，一方面通过路径设计可以一次性实现比较复杂形状的加工，大大提高了加工效率；另一方面，由于一次定位可以进行多次的切割打磨，避免了多次使用夹具可能对超导块材造成的损伤，因此从根本上解决了单畴高温超导块材后加工的成品率问题，也解决了薄壁工件的加工问题。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种制备各种异型超导块材的方法，包括如下步骤：

I.使用三维数控雕刻机，根据所需的超导组件的形状尺寸，用计算机软件绘制相应的图形，然后把图形文件输入到精雕软件，制作好雕刻路径后，把路径文件输入到雕刻机运动控制系统；