[发明专利]超导导线及制造该导线的方法

说明书

本发明涉及一种新颖的带状氧化物型超导导线及制造这种带状导线的方法，更具体地说是涉及一种其截面由具有超导性质氧化物相与金属相组成的复合结构的氧化物型带状超导导线，其特点是具有非常高的临界电流密度。

本发明的带状超导导线可用作转子及转动体的定子的线圈，能量存储线圈，核聚变的等离子容器的线圈，电力输送及配电系统的电缆，变压器线圈，用于磁共振（MRI）及核磁共振（NMR）的电磁线圈，粒子加速器中的线圈，电子显微镜线圈，原子吸收光谱计的电磁线圈，电车、汽车、电梯及自动楼梯上电动机的转子及定子的线圈及有轨电力机车的电磁线圈。

一九八六年初J.G.Bednorz博士及K.A.Müller博士发现了一种镧-钡-铜氧化物型超导材料，这是一种高温超导材料，其超导转变温度远远高于以前的超导材料，接着美国休斯敦大学的朱博士在一九八七年春发现了其转变温度为90K的钇-钡-铜氧化物（以后以Y-Ba-Cu-O或YBaCuO来表示）。这种类型的材料在中国和日本也同时被发现。这些相继的发现被称为“超导体革命”。目前对超导材料的复合物，晶体结构，特性及理论正在作深入细致的基本研究和实用研究，实用研究包括合成超导材料的方法及其在电子及电力方面的应用。此外还研究开发新的在常温下或在更高的温度下显示超导特性的材料。

在这些研究开发过程中，加工高温超导材料的技术在电力方面的应用（例如超导磁铁）占有很重要的地位。现有技术中的超导合金或化学复合物被加工成其截面由超导相和金属相的复合相所构成的超导体。当超导材料可塑地加工成长条状物并进行热处理时，金属相起支撑物作用，在绕制超导导线的线圈期间或以后作为强度维持装置，或当电流输入超导物体时作为稳定器以防止超导体从超导状态向正常状态转变。

关于氧化物型超导导线的制造，各种可用于构成导线金属相（以后称为金属壳）的材料，及塑性加工出导线状的物体和试验过的对该物体进行热处理的方法已经报道过，例如在1987年3月4日及4月3日的“日本经济”报上报导过，还在于1987年6月15日公开于Nikkei-MeGraw-Hill的题为“新的超导体-其开发和应用状况”中报道过，这些导线状的物体其临界电流密度最多只有每平方厘米几百安培。

如上所述，已经开发的氧化物型超导导线其临界电流密度至少比工业上所要求的低二位数。而且，人们还未完全了解到哪一种导线的结构能提高临界电流密度。

本发明的一个目的是提供一种具有临界电流密度至少为1000A/cm²的氧化物型超导导线。

本发明的另一目的是提供一种制造具有临界电流密度至少为1000A/cm²的氧化物型超导导线的方法。

根据本发明，提供一种临界电流密度至少为1000A/cm²的带状氧化物型超导导线，它包括一层具有超导特性的氧化物层及包围氧化物层的金属层，该导线呈扁平状，其截面与导线的纵向垂直，如截面图所示，在氧化物层与金属层之间有上下线，它们在一区域是相互平行的，冷轧后的氧化物层的厚度大约是导线总厚度的0.35至0.75，导线的总厚度为0.2毫米或更小。当氧化物层进行烧结热处理时，金属层能随氧化物层的收缩变形而变形，使用时金属层则呈刚性。

此外，根据本发明，提供一种制造具有临界电流密度至少为1000A/cm²的氧化物型带状超导导线的方法，包括给金属管填入具有超导特性的氧化物粉料;把该金属管拉制成具有圆形截面的棒状导线，然后冷轧棒状导线，使其成为带状导线，使得（ti-t）/ti×100等于或大于90，其中ti是冷轧前棒状导线截面的总厚度，t表示冷轧后带状导线的厚度;接下来是热处理带状导线，使其中氧化物烧结成为超导氧化物。

图1（A）至1（C）是根据本发明的一个实施例中的带状氧化物型超导导线的截面图及图1（D）为氧化物型超导导线的一个比较实例的截面图;

图2是本发明采用的工艺流程图;

图3是本发明另一实施例中的带状氧化物型超导导线的截面图;

图4为一曲线图，示出了图3所示的带状导线的厚度与临界电流密度JC之间的关系;

图5为一曲线图，示出了厚度减少与带状导线的临界电流密度Jc之间的关系。