[发明专利]一种快速制备Nb3

说明书

本发明公开了一种快速制备Nb₃Al超导体的方法，该方法包括以下步骤：将Nb粉和Al粉，按照74∶26的化学计量比称量，然后在行星球磨罐中充分混合，得到混合粉末；将该混合粉末置于放电等离子体烧结炉中进行温度为1200℃~1400℃的加热加压烧结，得到Nb₃Al超导体；将经过SPS烧结后的Nb₃Al超导体放入石英管中进行温度为850℃~950℃的后退火处理，烧结后随炉冷却，得到后退火处理的Nb₃Al超导体。本发明提供的制备Nb₃Al超导体的方法新颖，生产效率高，更加节能环保。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种快速制备Nb₃Al超导体的方法。

背景技术

Nb₃Al超导材料在高场下具有更好的抗应变能力和较高的电流传输特性，被认为是可作为代替Nb₃Sn应用于高场超导磁体的一种理想材料。

Nb₃Al超导材料的常规制备方法有：低温扩散法、机械合金化法和快热快冷法(RHQT)。而低温扩散法得到的Nb₃Al超导相偏离化学计量比，超导转变温度(Tc)较低,难以制备出高质量的Nb₃Al相。机械合金化法制备出的Nb₃Al样品结构松散，临界电流密度(Jc)低，超导性能较差。快热快冷法是必须精确控制RHQ参数否则非常容易断线，而且制备的线材性能不均匀导致尚未能够实现商业化生产。因此，仍然需要巨大的努力来开发新的制备方法，以获得高性能的 Nb₃Al超导材料。

放电等离子体烧结(SPS)作为一种有效而新颖的快速烧结技术，已应用于多种材料的研制和开发。该制备方法具有升温速度快、烧结时间短、烧结温度低、加热均匀、生产效率高和节约能源等优点。烧结的样品具有晶粒细、致密度高和能保持原材料的自然状态等特点，而这些条件都是Nb₃Al超导材料所需要的。

有鉴于此，利用放电等离子体烧结炉快速制备Nb₃Al超导体的方法显得非常有意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用放电等离子体烧结炉快速制备Nb₃Al超导体的方法

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种快速制备Nb₃Al超导体的方法，包括以下步骤：

(1)将Nb粉和Al粉，按照74∶26的化学计量比称量，然后在行星球磨罐中充分混合，得到混合粉末；

(2)将上述混合粉末置于放电等离子体烧结炉(SPS)中进行温度为1300℃～1400℃的加热加压烧结，得到Nb₃Al超导体；

(3)将经过烧结后的Nb₃Al超导体放入石英管中进行温度为850℃～950℃、时间为1.8～2.2h的后退火处理，烧结后随炉冷却，得到后退火处理的Nb₃Al超导体。

进一步地，所述的Nb粉的颗粒度为10～10.5μm，Al粉的颗粒度为320～325 目。

进一步地，所述的行星球磨过程，球料比为10～12∶1，转速为300～350RPM，球磨时间为30～40min。

进一步地，所述的放电等离子体烧结过程中，保持真空度为2.5×10^-2Pa，压力为23～27MPa，烧结温度为1200℃～1400℃，升温速率为45～50℃/min，保温时间为5min。

进一步地，所述的后退火处理过程中，升温速率为4～5℃/min。