[发明专利]一种高载流、低热导Bi-2223/AgAu超导带材的制备方法

说明书

本发明公开了一种高载流、低热导Bi‑2223/AgAu超导带材的制备方法，该方法包括：一、将Bi‑2223前驱粉末灌装到AgAu合金管中得到第一装管复合体；二、拉拔后将单芯线材集束组装到AgAu合金管中得到第二装管复合体；三、孔型轧制后拉拔加工，再采用平辊轧制制成多芯Bi‑2223/AgAu带材；四、经热处理得到Bi‑2223/AgAu超导带材。本发明采用低热导率的AgAu合金管作为内、外包套，结合采用多辊孔型轧制，保证了金属包套与陶瓷芯丝间协同变形，制备的多芯Bi‑2223/AgAu带材具有较低的热导率、较高的芯丝密度和临界电流密度，有利于在高温超导电流引线上的应用。

技术领域

本发明属于超导材料制备技术领域，具体涉及一种高载流、低热导Bi-2223/AgAu超导带材的制备方法。

背景技术

粉末套管法(PIT)制备的Bi-2223/AgAu带材以其高的临界电流密度(J_c)和较低的热导率，被认为是制备高温超导电流引线的最佳材料之一。Bi-2223/AgAu带材的临界电流密度是其应用的最重要参数之一，通过提高Bi-2223/AgAu超导带材的临界电流密度和优化电流引线的结构，电流引线的载流性能得以迅速提高，同时漏热量逐渐减小。因此，Bi-2223/AgAu带材制备的高温超导电流引线在世界上越来越多的大型工程中得到发展和应用。瑞士等离子体物理研究中心(CRPP)、德国Karlsruhe技术研究所(KIT)、日本原子力研究所(JAERI)和中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)承担了包括InternationalThermonuclear Experimental Reator(ITER)、Wendelstein 7-X、Large helical device(LHD)、JT-60SA、Large hardon collider(LHC)和EAST等大科学工程高温超导电流引线的制备工作。

与常规的Bi-2223/Ag带材相比，Bi-2223/AgAu带材的载流性能仍然较低，这严重限制了国内高温超导电流引线研究的开展。目前，Bi-2223/AgAu带材制备过程中主要存在的问题是Ag-Au合金的强度在退火后低于Ag-Mg合金，与纯Ag强度基本相同。因此，强度较低的AgAu/AgAu包套在机械变形时对芯丝密度、银/超界面的影响不同于传统的Ag/AgMg包套，进而会导致最终带材芯丝密度较低、银/超界面不平整等问题。因此，目前不同工艺制备的Bi-2223/AgAu的载流性能比常规的Bi-2223/Ag带材通常会降低20％-30％。

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，提供一种高载流、低热导Bi-2223/AgAu超导带材的制备方法。该方法采用低热导率的AgAu合金管作为带材的内、外包套，结合采用多辊孔型轧制工艺进行连续轧制，保证了金属包套与陶瓷芯丝间协同变形，避免断芯，且增加芯丝密度，从而制备的多芯Bi-2223/AgAu带材具有较低的热导率、较高的芯丝密度和临界电流密度，有利于在高温超导电流引线上的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高载流、低热导Bi-2223/AgAu超导带材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在低氧分压气氛保护下，在手套箱中采用振动台振动装管，将Bi-2223前驱粉末灌装到一端封闭的AgAu合金管中，然后将AgAu合金管另一端密封后得到第一装管复合体；所述Bi-2223前驱粉末包含Bi-2212和CaCuO₂，且Bi-2212与CaCuO₂的摩尔比为1:1；

步骤二、对步骤一中得到的第一装管复合体进行拉拔，得到单芯线材，然后将多根单芯线材按照设定的芯丝结构集束组装到AgAu合金管中，得到第二装管复合体；

步骤三、将步骤二中得到的第二装管复合体进行孔型轧制，然后进行拉拔加工，得到多芯Bi-2223/AgAu线材，再采用平辊轧制将多芯线材轧制成多芯Bi-2223/AgAu带材；