[发明专利]一种千米级多芯MgB2

说明书

本发明公开了一种千米级多芯MgBsubgt;2/subgt;超导线材的制备方法，该方法包括：一、对目标产物的集束组装结构设计；二、将中心Mg棒插入Nb管中后装填CCB粉得到(Mg,CCB)/Nb装管复合体，经旋锻和孔型轧制后得到(Mg,CCB)/Nb单芯棒；三、将亚组元、外包套集束组装得到多组元多芯装管复合体；四、经冷塑性加工得到多芯MgBsubgt;2/subgt;线材；五、成相热处理得到千米级多芯MgBsubgt;2/subgt;超导线材。本发明通过在粉末装填时采用Cu环两端定位和压实，保证了Mg棒精确地处于中心位置，结合完全压应力变形，解决了Mg棒不连续断裂、偏心等问题，提高了MgBsubgt;2/subgt;超导相的成相反应均匀性和连续性，实现了千米级MgBsubgt;2/subgt;多芯超导线材的制备。

技术领域

本发明属于超导线带材加工技术领域，具体涉及一种千米级多芯MgB₂超导线材的制备方法。

背景技术

MgB₂材料的超导电性发现已经整整二十年了，已经从最初的提高材料性能及相关基础研究转变到目前的应用研究方面。超导业界已经达成共识，MgB₂材料在液氢温区、中低磁场条件下具有明显的技术优势和成本优势。意大利ASG公司制备出首台基于MgB₂超导材料的核磁共振成像仪(MRI)，证实了该材料在MRI应用领域的可行性。欧洲原子能中心在其大型强子对撞机的高光升级项目上(HL-LHC)采用MgB₂超导电缆作为20K到4.2K温区的电流引线。美国Hyper Tech公司采用MgB₂超导材料进行了超导故障限流器(SFCL)、超导储能装置(SMES)、风电电机等研究。

MgB₂应用的基础是制备出高性能的超导线带材。国际上已经形成了以意大利ASG公司、美国Hyper Tech公司、韩国Sam Dong公司和日本Hitachi公司等为代表的数家能够生产千米级MgB₂长线的厂家。其中，意大利ASG公司的MgB₂商品线主要采用先位法粉末装管工艺(ex situ PIT)，美国Hyper Tech公司的MgB₂商品线主要采用连续粉末装管成型工艺(CTFF)，日本Hitachi公司和韩国Sam Dong公司的MgB₂长线主要采用原位法粉末装管工艺(in situ PIT)。因此，上述厂家生产的MgB₂线材是以粉末装管工艺为主要特征的所谓第一代MgB₂线材生产技术。而由意大利Edison SpA公司的G.Giunchi等人最初提出的Mg熔渗技术(Supercond.Sci.Technol.16,(2003):285–291)被称为第二代MgB₂线材制备技术(IMD或AIMI)。目前这种技术还处在研发阶段，美国的俄亥俄州立大学、Hyper Tech公司，日本国立材料研究所(NIMS)、Hitachi公司均有相关报道，但主要以短样品的性能为主(Supercond.Sci.Technol.25,(2012):115023、27,(2014):085012)。国内中科院电工所MaY W小组报道了采用IMD工艺制备出百米级7芯结构高性能的MgB₂线材并进行了小螺线管的绕制和测试(Supercond.Sci.Technol.2016,(29):065003)。基本上还处于实验室研究阶段，千米级的长线鲜有报道。

针对目前研究现状，发明人所在研究小组在国家自然科学基金(51772250)的支持下系统开展了Mg扩散工艺制备多芯MgB₂超导线材的研究，提出了一种千米级多芯MgB₂超导线材的制备方法。

发明内容