[发明专利]一种复合包套铁基超导线材的制备方法

说明书

本发明涉及一种复合包套铁基超导线材的制备方法，包括：步骤1，将一根或若干根纯银或银合金包套铁基超导线复合进高强度金属管中；步骤2，使用机械夹具将超导线两端与金属管内壁紧密贴合；步骤3，将金属粉末装填进金属管的两端；步骤4，在金属管内金属粉末的两侧装入低硬度金属堵头；步骤5，将装配好的复合体采用旋锻、拉拔等冷加工工艺加工成线材；步骤6，截去线材两端金属堵头部分，采用加热熔化或者电弧焊接工艺将线材两端封闭。本发明能有效避免在冷加工过程中因材料硬度相差较大导致的线材端部的断裂，避免线材在后续热处理过程中超导材料的元素损失。

技术领域

本发明涉及一种复合包套铁基超导线材的制备方法。

背景技术

铁基超导材料是继1986年发现的铜氧化物超导体之后的新型高温超导材料，根据母体化合物的组成比和晶体结构的不同，铁基超导材料包含若干不同的类型，其中，1111体系(以SmFeAsO_1-xF_x为代表)和122体系(以Ba_1-xK_xFe₂As₂和Sr_1-xK_xFe₂As₂为代表)的铁基超导体具有较高的超导转变温度(目前最高分别为58K和38K)，并且二者的上临界场都可超过100T，同时具有较小的各向异性，其单晶体的晶内临界电流密度均超过10⁶A/cm²，这些优异的物理特性表明铁基超导体在高场强电领域有独特的应用优势，因此在工业、医学、国防等诸多领域具有广阔的应用前景[Jpn.J.Appl.Phys.,2012,51:010005]。

在强电应用中，制造超导电缆、绕制超导磁体等都需要使用超导线带材。由于铁基超导材料本身硬度较高并且具有脆性，无法对其直接进行塑性加工，因此粉末装管法成为制备铁基超导线带材的首选技术途径。目前粉末装管法制备铁基超导线带材主要是将超导粉末装填入金属管中，然后再通过机械加工制备成为线材和带材，最后通过热处理烧结来增强超导晶粒之间的连接。然而在热处理的过程中，除了银之外的其他金属包套材料都容易与铁基超导粉末发生反应，严重影响超导性能。使用纯银或者银合金作为包套材料虽然能避免这一问题，但由于银是一种较软的金属，机械强度较低，无法满足实际应用的需求，因此将银包套的超导线装入高强度金属包套内，再制备成具有复合包套的超导线材成为提高其机械强度的一种有效方法(专利CN201910104979.X一种高性能铁基超导带材及其制备工艺；专利CN201910094276.3一种复合包套铁基超导线带材的制备方法；专利CN201810619997.7一种提高铁基化合物超导带材性能的加工工艺)。

另一方面，由于铁基超导体包含钠、钾、砷、氟等易挥发元素，在热处理烧结过程中(热处理温度通常高于600摄氏度)容易造成这些元素的损失，从而影响超导性能。因此，将铁基超导线材的两端进行封闭处理不但有利于减少其成分损失，也有利于线材进一步采用热等静压烧结工艺实现超导芯致密化，提高超导线材的载流性能。另一方面，在现在普遍使用的铁基超导线材成型加工工艺中，通常直接采用铜、铁、银等金属圆柱体作为金属包套管两端的堵头。在拉拔加工过程中，铜、铁等硬度较高的堵头很容易由于加工硬化效应导致线材含有堵头的部分直接断开，导致内部铁基超导芯暴露在线材端面，从而难以对线材端部进行封闭处理。如采用硬度较低、价格较高的纯银作为堵头，则不利于铁基超导线整体生产成本的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合包套铁基超导线材的制备方法，解决在冷态拉拔过程中堵头容易拉断的问题，有利于后续线材端部的封闭处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种复合包套铁基超导线材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将一根(制备单芯线)或若干根纯银或银合金包套铁基超导线(制备多芯线)复合进高强度金属管中；

步骤2，使用机械夹具将超导线两端与金属管内壁紧密贴合；