[发明专利]一种利用脱层超导带材堆叠超导磁体的方法

说明书

本发明涉及一种利用脱层超导带材堆叠超导磁体的方法，属于超导磁体应用技术领域。首先利用物理或化学方法对超导带材进行脱层处理，使得超导带材中的超导层和过渡层脱离，得到脱层超导带材；采用机械裁剪、线切割或激光切割方法，对脱层超导带材进行裁剪，得到尺寸形状一致的脱层超导带材；将脱层超导带材，沿带材表面的法线方向，按照超导面以相背、相向或同向的方式依次堆叠，然后置于容器中压制，得到超导磁体初品；将压制好的超导磁体初品进行浸渍固化处理；对超导磁体初品进行磁化处理，得到超导磁体。采用本发明方法制得的超导磁体，能够很好的克服磁化过程中高温超导体内部产生的强烈应力冲击和较高的热量，因此具有较高的热稳定性。

技术领域

本发明涉及一种利用脱层超导带材堆叠超导磁体的方法，属于超导磁体应用技术领域。

背景技术

高温超导涂层导体具有较高的临界电流和良好的机械性能，在高能量密度的电力能源装备中具有广阔的应用前景，因此受到国内外的广泛关注。第二代高温超导涂层导体是一种多层覆膜结构，主要由以下几个部分组成：银保护层、超导层、过渡层(也称缓冲层)、金属基底。其中金属基底为超导层的制备提供了双轴织构的生长模板，同时提高超导导线的机械强度和耐腐蚀性能；过渡层主要作用是阻隔元素的扩散，并且防止超导层与基底发生反应；同时还有银保护层涂敷在超导层表面。除这四个部分外，为了增加机械性能，还可以分别在上下方镀铜作为加强层。超导层作为涂层导体的核心，其各方面的性能和特质决定了其他基底和过渡层的材料选择。超导层的材料一般为YBCO或GdBCO，属于第二类高温超导导体。

当外磁场作用于高温超导体时，尽管磁场可以穿入超导体，但是由于有钉扎中心的存在，受到了阻碍，当外磁场作用降低时，超导体内被钉扎住的磁通会继续保持在钉扎中心处，即使外磁场减少为零，超导体的钉扎中心俘获住了一部分磁通，这类磁通称之为俘获磁通，其产生的磁场称为俘获磁场。利用外磁场使超导体具有俘获磁场的过程称之为超导体的磁化过程。超导体在经过磁化后所获得的俘获磁场将远高于常规永磁体的磁场。俘获磁场的能力是高温超导体一项重要性能，这一性能在电力能源、高能物理、航天军事等方面都有广泛的应用。

然而目前堆叠超导磁体使用的是具有完整多层复合结构的超导带材裁剪后的短样。磁体总厚度中的超导层占比较低，为了达到较高的磁场，使得线圈的质量和体积较大，需要更多的空间，功率密度较低；同时另一方面，由于超导带材内部的过渡层一般为氧化物，因此导热能力较差，线圈的冷却降温时间较长，线圈在运行中的热稳定性也较差。复杂的多层结构使得在热应力和电磁应力下，机械稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用脱层超导带材堆叠超导磁体的方法，利用脱层超导带材堆叠超导磁体，使超导磁体具有较小的体积和较好的力热稳定性。

本发明提出的利用脱层超导带材堆叠超导磁体的方法，包括以下步骤：

(1)利用物理或化学方法对超导带材进行脱层处理，使得超导带材中的超导层和过渡层脱离，得到由超导层和保护层组成的脱层超导带材；

(2)采用机械裁剪、线切割或激光切割方法，对步骤(1)的脱层超导带材进行裁剪，得到尺寸形状一致的脱层超导带材；

(3)将步骤(2)裁剪后的脱层超导带材，沿脱层超导带材表面的法线方向，按照脱层超导带材的超导面以相背、相向或同向的方式依次堆叠，并紧固成一体，得到超导磁体初品；

(4)将步骤(3)的超导磁体初品进行浸渍处理，使浸渍物填满超导磁体初品的空隙中；

(5)对步骤(4)的超导磁体初品进行磁化处理，得到超导磁体。

本发明提出的利用脱层超导带材堆叠超导磁体的方法，其优点是：