[发明专利]一种陶瓷类超导线材及其制作方法

说明书

本发明涉及一种含银复合超导材料使用增塑剂的线材加工方法。

自1986年美国的Bednorz和Muller两博士发现了Ic＝30k的镧钡铜氧陶瓷类超导材料以后，中国赵忠贤、美国朱经武、日本田中昭二等物理学家又相继发现了Ic＝90～100k的钇钡铜氧超导材料。使陶瓷类超导材料进入了液氮温区。在实用化超导材料的制备课题中，如何将这种脆性陶瓷材料加工成线材，并提高其电流密度Jc，是目前世界公认的技术难题。国外关于超导线（丝）材的报导中，介绍了日本名古屋大学采用的粉浆挤压法，是以聚乙烯醇为增塑剂，可制得Ic＝84k的线材，但未披露临界电流值（见“用悬浮离心法制备高IcYBCD超导丝材”1987年10月日本18届国际低温物理会议论文，作者lomoko 6010 Masahiro KADA）。日本东京大学制成银包套的Y-Ba-Cu氧化物超导材料，可获得的最大电流密度为Jc＝560Acn²但加工难度大，造价高，线材长度受到一定限制。（见“YBCO线材临界电流密度”文献出处同上，作者Osamu Kohno等）。

本发明的目的，是改善陶瓷类超导材料的成型性能，降低加工难度，制备一种高Ic，高Jc的线材。

本发明的主要技术方案是：使用以银为掺杂元素的复合超导材料;采用以油酸为增塑剂的粉浆挤压法;经反复挤压成型。

本发明使用的超导材料组分，是以陶瓷类超导材料为基，合有掺杂元素银例如：IY-Ba-Cu-n-Ag等。制作方法包括下列步骤：

将所需名义组分的超导材料预合成、粉碎至-800目;加入-600目的银粉后研磨均匀，银粉添加量按重量计为3～6%：加入顺式十八烯-9-酸（即油酸，分子式为：CH₃（CH₂）₇CH＝CH（CH₂）₇COOH）添加量7-8%（重量）;用反复挤压法使线材性能均一，即将挤出的线材又返回到模具中循环多次而成;绕制好的线材经140～160℃干燥，至增塑剂充分分解（部分挥发）;采用多段烧结工艺制度，600℃前在空气中进行600℃后在氧流中烧结，然后在氧流中缓冷至室温，可在300℃后断氧。

用本发明所述的方法，挤压出的线材有很好的柔性，能得到连续的任意长度的线材，线材挤出三小时内可任意绕成各种型材，至烧结后定型。线材密度达5.129/cm³以上，O_b值≥75.4kg/cm²。所制得的超导材料组织结构、性能沿丝长方向均匀一致，形成银与基体均匀分布的复合结构，其中含有微量由增塑剂烧损后残留的碳。掺入的银（及残碳）不改变超导相的微结构，因此在不影响临界转变温度的前提下可使电流密度提高，如钇钡铜为基体的掺银线材，其临界转变温度Ic＞90k，电流密度Jc＞450A/cm²。

本发明实施例如下：

一.超导线用细粉制备

1.配料：取分析纯Y₂O₃、BaO、CuO粉，分别过600目筛网，按Y-Ba-Cu原子比1∶2∶3配粉，在瓷研钵中研磨均匀。

2.压型：在50吨压力机上，以5.8kg/mm²的压力压制成φ50×4mm的圆片。

3.烧结：将圆片置于垫有超导粉的Al₂O₃舟内，推入马弗炉中心位置，在空气中由室温升温至950℃，升温速度100℃/小时，保温8～10小时，随炉冷却至室温，冷却速度100℃/小时。得到TC＝90.9K的超导材料。

4.研磨：捣碎烧成的圆片，用玛恼钵研磨至全部通过800目筛网。

5.掺杂：在-800目的超导粉中加入3%（重量比）的-600目银粉，用研钵研磨均匀。

二.超导线材成型工艺

1.备料：在掺银的超导粉中加入7%（重量）的顺式十八-9-酸，混合均匀。

2.挤压成型：先加垫模作填充挤压，压力2吨，保压30秒钟，取出垫模，放入φ0.7～0.1mm硬质合金模，然后挤压。挤出丝材经三次返回后挤压成为成品丝。

3.绕制：成品丝按所需形状绕制成螺旋、圆环等。

4.烘干：烧制成的丝材置于烘干箱内，在140～160℃的温度中保温干燥50小时。

5.烧结：烘干的丝材装入Al₂O₃舟内置于高温炉内烧结。烧结制度为：