[发明专利]一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法

摘要

本发明公开了一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法，该制备方法将铝粉加入到纳米碳导电纤维材料溶液，实现了纳米碳导电纤维包覆铝粉，热处理后无团聚，能够紧密均匀结合铝粉，不仅具有改进的导电性，还可避免铝粉的氧化，该制备方法还避免了采用传统快热快冷处理中前驱体在高温下容易断裂及对加热设备特殊性的要求，获得的超导线材成分均匀，性能优良，有效降低了成本，利于进行规模化生产。

主权项

一种纳米碳导电纤维包覆铌铝超导线材的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备纳米碳导电纤维材料溶液石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600‑650℃加热，加热时间控制在10‑15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150‑200℃加热处理10‑15min，加入银，在氮气和氦气的混合气体保护下在400‑450℃加热30‑45min，将银均匀分散在纳米碳纤维内；将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150‑250份异丙醇溶解，再加入分散剂、聚苯硫醚、PPS树脂，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25‑30kHz，时间为1‑2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；（2）纳米碳导电纤维材料溶液中加入球形纳米铝粉，搅拌均匀后过滤得到滤渣，将所述滤渣真空干燥，得到混合粉体；所述球形纳米铝粉的质量为纳米碳导电纤维材料质量的50‑80倍；所述混合粉体在还原性气氛中进行热处理，所述热处理的温度为500℃‑800℃，升温速度为20℃/min‑50℃/min，得到纳米碳导电纤维材料铝粉；（3）取纯度为99.999%的Nb粉和上述纳米碳导电纤维材料包覆铝粉，按照Nb和Al的原子比为3:1的比例混合，将混合粉末置于球磨罐中，加入球磨剂，进行高能球磨加工，所述球磨罐中球与混合粉末的质量比为10:（1‑1.5），球磨罐中充入氮气，转速为1000‑1500r/min，球磨时间为6‑8h，制得铌铝过饱和固溶体，将制得的铌铝过饱和固溶体装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得单芯线前驱体；（4）将制得的单芯线前驱体切割为等长的小段，将多根所述单芯线前驱体小段装入Cu管内，进行多道次的拉拔加工，获得Nb3Al超导线材多芯线前驱体，将制得的Nb3Al超导线材多芯线前驱体放入加热炉中，炉温设置为1050‑1100℃，烧结2‑4h，制得纳米碳导电纤维材料包覆铌铝超导线材。