[发明专利]一种中心镁扩散法制备单芯MgB2超导线材的方法

摘要

本发明提供了一种中心镁扩散法制备单芯MgB₂超导线材的方法，制备步骤如下：在氩气保护的手套箱中将按比例Mg粉和B粉置于球磨罐中，和研磨球一同密封后进行研磨；去除镁棒和低碳钢管的氧化层后，将混合均匀的原料粉末填充到以镁棒为定心棒的低碳钢管中，用振动装置振动并用捣棒压实后密封两端；然后经过拉拔和中间退火等工艺，得到一定目标直径的低碳钢包套线材；最后将该线材在箱式电阻炉中采取快速烧结工艺，即可得到MgB₂单芯超导线材。本发明制备的低碳钢包套MgB₂单芯超导线材粉芯致密度高，在中、高场下有着优良的超导电性能，同时该方法具有设备简易、操作简便快速、成本低廉、生产周期短的优点。

主权项

一种中心镁扩散法制备单芯MgB₂超导线材的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1、在氩气保护环境下的手套箱中称取摩尔比例为0:2～1:2的Mg粉和B粉作为原料混合装入真空球磨罐中，然后按照原料与研磨球质量比为1:3～1:5的比例放入研磨球，最后将装有原料和研磨球的球磨罐密封后取出手套箱并固定至行星式球磨机上，设定球磨时间为3h～5h，且每球磨1h暂停10min～15min，筛除研磨球后，得到球磨后的原料粉末；步骤2、将原料低碳钢管用浓度9％～10％的稀盐酸浸泡并清洗其内外壁，随后用浓度12％～14％的亚硝酸钠对其进行钝化处理；步骤3、将直径为1.8mm～2.4mm的镁棒表面用砂纸打磨至光亮，并用酒精擦拭晾干；步骤4、将镁棒固定于低碳钢管的中心位置，并用漏斗将步骤1球磨后的原料粉末填入低碳钢管和镁棒之间的空隙中，采用振动装置以5‑20Hz的振动频率进行振动并用捣棒压实，装填完毕后用密封胶密封低碳钢管两端；步骤5、对步骤4中完成填粉后的低碳钢管进行拉拔，拉拔的初始5～10个道次采用直拉，道次加工率为20％～30％，剩余道次采用盘拉，道次加工率为8％～15％；步骤6、对累计加工变形率达到80％～90％的线材进行中间退火，退火工艺为箱式电阻炉内550℃～650℃保温10min～20min；步骤7、通过拉拔和中间退火得到直径0.95mm～1.05mm、芯部组成为Mg、B混合粉的低碳钢包套线材，将该线材置于箱式电阻炉采取800℃～900℃保温10min～20min的快速烧结工艺即可获得MgB₂/Fe单芯超导线材；所得MgB₂/Fe单芯超导线材在2T下10K和20K时的临界电流密度J_c分别高达1.2×10⁵A/cm²和4.1×10⁴A/cm²。