專利名稱：一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鉍系高溫超導(dǎo)線帶及制備方法，涉及一種高溫超導(dǎo)鉍系Bi-2223線材或帶材的制備方法，特別是具有高機械性能的鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材及制備方法。
背景技術(shù)：
自從1988年高溫超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)以來，(Bi-2223)超導(dǎo)體由于其良好的線帶材加工性能被認為是最有應(yīng)用前景的材料之一。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，Bi-2223/Ag帶材的載流性能及帶材單線長度上都有了很大的突破，其臨界電流密度(Jc)最高可達74000A/cm2(77K，0T)，載流性能可以滿足工程應(yīng)用的要求。但是，純銀包套(Bi-2223)帶材的機械性尚不能滿足實用的要求。從化學(xué)角度看純銀是最理想的Bi超導(dǎo)體的包套材料，因為它在高溫長時間的熱處理中不與陶瓷氧化物超導(dǎo)體發(fā)生反應(yīng)，同時又具有良好的氧滲透性，可以保證超導(dǎo)相形成過程中帶材內(nèi)部與熱處理環(huán)境之間的氣體交換。但是，在超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)線圈等電力應(yīng)用中，Bi-2223/Ag帶材將受到扭絞力和電磁力等外力，而其抗應(yīng)變能力非常小，σb只有40-50MPa，很容易發(fā)生不可逆破壞。為此，人們選用了銀合金包套來改善它的機械性能。大多數(shù)的合金包套雖然能提高Bi-2223/Ag復(fù)合超導(dǎo)帶材的機械性能，但對帶材載流性能都有一定的負面影響，一般會使Bi-2223/Ag復(fù)合超導(dǎo)帶材的Jc下降約10％左右，屈服強度一般為50～70MPa，不可逆應(yīng)變極限εirr為0.2％-0.37％，綜合機械性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的是為了克服上述已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種在不降低超導(dǎo)帶材臨界電流密度的情況下，改善鉍系Bi-2223超導(dǎo)體復(fù)合線、帶材的機械性能，提高其屈服強度不可逆應(yīng)變極限的鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材及制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材，包括成份為Bi-2223超導(dǎo)粉的芯材和包覆在Bi-2223超導(dǎo)體的芯材上的銀或銀合金層，其特征在于在Bi-2223超導(dǎo)粉的芯材芯部夾有AgMgNi合金絲/帶，且在在Bi-2223超導(dǎo)粉與AgMgNi合金絲/帶間夾有銀隔離層。
一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材，其特征在于AgMgNi合金絲/帶為AgMg0.25-0.3Ni0.02-0.05合金。
一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材的制備方法，其特征在于制備過程依次為a.將AgMgNi合金材料制成棒材，外面套上內(nèi)徑與棒材外徑相同的銀管作為阻隔層組成復(fù)合棒，將復(fù)合棒材拉拔成復(fù)合細絲，然后用固定卡具把AgMgNi合金復(fù)合金屬絲插到空銀管的軸心位置，再將熱理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處；b.填充粉末后的復(fù)合管采用粉末裝管PIT工藝，通過旋鍛和拉拔加工，得到鉍系高溫超導(dǎo)線；c.將b步驟細絲在精密平輥軋機上軋制成薄帶，其工藝依次為進行第一次熱處理HT1的溫度為830℃～850℃，保溫時間為40～80h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二次熱處理HT2，溫度為830℃～850℃，保溫時間90～150h，熱處理氣氛為空氣。
本發(fā)明采用內(nèi)置合金芯絲的方法，在帶材的芯部位置引入合金絲，為防止合金元素與超導(dǎo)芯反應(yīng)，在合金絲與超導(dǎo)粉末之間添加純銀隔離層。使帶材的機械性能得到了很大提高，帶材屈服強度與未內(nèi)置合金絲的普通帶材相比由50-70MPa提高到110-130MPa不可逆應(yīng)變值εirr由0.2％提高到0.32％-0.37％，綜合機械性提高50％以上，而且?guī)Р呐R界電流密度沒有明顯降低。


圖1為一種鉍系高溫超導(dǎo)線的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明作進一步說明。
一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材，包括成份為Bi-2223超導(dǎo)粉的芯材1和包覆在Bi-2223超導(dǎo)體的芯材上的銀或銀合金層2，其特征在于在Bi-2223超導(dǎo)粉的芯材芯部夾有AgMg0.25-0.3Ni0.02-0.05合金絲/帶3，且在Bi-2223超導(dǎo)粉與AgMgNi合金絲/帶間夾有銀隔離層4。
一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材的制備方法，其特征在于制備過程依次為a.將AgMg0.25-0.3Ni0.02-0.05合金材料制成棒材，外面套上內(nèi)徑與棒材外徑相同的銀管作為阻隔層組成復(fù)合棒，將復(fù)合棒材拉拔成復(fù)合細絲，然后用固定卡具把AgMgNi合金復(fù)合金屬絲插到空銀管的軸心位置，再將熱處理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處；b.填充粉末后的復(fù)合管采用PIT工藝，通過旋鍛和拉拔加工，得到鉍系高溫超導(dǎo)線；c.將b步驟細絲在精密平輥軋機上軋制成薄帶，其工藝依次為進行第一次熱處理HT1的溫度為830℃～850℃，保溫時間為40～80h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二次熱處理HT2，溫度為830℃～850℃，保溫時間90～150h，熱處理氣氛為空氣。
實施例1首先將含0.3wt％Mg、0.04wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直徑約為10mm，外面套上內(nèi)徑10mm、壁厚1mm的銀管作為阻隔層，將復(fù)合棒材拉拔至尺寸為φ3.2mm的復(fù)合細絲，然后用固定卡具把AgMgNi合金復(fù)合金屬絲插到φ16×1.5mm空銀管的軸心位置，再將熱處理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處。填充粉末后的復(fù)合管采用PIT工藝，通過旋鍛和拉拔加工，得到φ1.6的細絲。細絲在精密平輥軋機上軋制成厚度為0.30mm、寬度為4.0mm的薄帶。帶材熱處理工藝參數(shù)如下第一次熱處理(HT1)，熱處理溫度為850℃，保溫時間為80h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二次熱處理(HT2)，熱處理溫度為850℃，保溫時間150h，熱處理氣氛為空氣。采用內(nèi)置合金芯絲的方法，使帶才的機械性能得到了很大提高，帶材屈服強度為130MPa，不可逆應(yīng)變值εirr為0.37％，而且?guī)Р呐R界電流密度沒有明顯降低。
實施例2首先將含0.25wt％Mg、0.03wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直徑約為φ8，外面套上內(nèi)徑φ8、壁厚1mm的銀管作為阻隔層，將復(fù)合棒材拉拔至尺寸為φ3.0mm的復(fù)合細絲，然后用固定卡具把AgMgNi合金復(fù)合金屬絲插到φ16×1.5mm空銀管的軸心位置，再將熱理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處。填充粉末后的復(fù)合管采用PIT工藝，通過旋鍛和拉拔加工，得到φ1.6的細絲。細絲在精密平輥軋機上軋制成厚度為0.25mm、寬度為3.5mm的薄帶。帶材熱處理工藝參數(shù)如下第一次熱處理(HT1)，熱處理溫度為830℃℃，保溫時間為40h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二次熱處理(HT2)，熱處理溫度為830℃，保溫時間90，熱處理氣氛為空氣。采用內(nèi)置合金芯絲的方法，使帶才的機械性能得到了很大提高，帶材屈服強度為110MPa，不可逆應(yīng)變值εirr為0.32％-0.37％，帶材臨界電流密度沒有明顯降低。
實例3首先將含0.4wt％Mg、0.03wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直徑為10mm，外面套上內(nèi)徑10mm壁厚1mm的銀管作為阻隔層，將復(fù)合棒材拉拔至尺寸為的復(fù)合細絲，然后用固定卡具把合金復(fù)合金屬絲插到空銀管的軸心位置，再將熱處理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處。填充粉末后的復(fù)合管采用PIT工藝，通過旋鍛和拉拔加工，和到的細絲。細絲在精密平輥軋機上軋制成厚度為、寬度為的薄帶。帶材熱處理工藝參數(shù)如下第一次熱處理(HT1)，熱處理溫度為840℃，保溫時間為60h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二熱處理(HT2)，熱處理溫度為840℃，保溫時間150h，熱處理氣氛為空氣。采用內(nèi)置合金芯絲的方法，使帶材的機械性能得到了很大提高，帶材屈服強度σb為130MPa，不可逆應(yīng)變值由提高到0.37％，臨界電流為70A，相同尺寸的普通帶材的臨界電流為72A(77K，0T)，帶材載流性能與普通帶材相比沒有明顯下降實例4首先將含0.5wt％Mg、0.02wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直徑為9mm，外面套上內(nèi)徑9mm、壁厚1mm的銀管作為阻隔層，將復(fù)合棒材拉拔至尺寸為的復(fù)合細絲，然后用固定卡具把合金復(fù)合金屬絲插到空銀管的軸心位置，再將熱處理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處。填充粉末后的復(fù)合管采用PIT工藝，通過旋鍛和拉拔中工，得到直徑為1.6mmr細絲。細絲在精密平輥軋機上軋制成厚度為0.26mm、寬度為3.9mm的薄帶。帶材熱處理工藝參數(shù)如下第一次熱處理(HT1)，熱處理溫度為845℃，保溫時間為40h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二次熱處理(HT2)，熱處理溫度為845℃，保溫時間90h，熱處理氣氛為空氣。采用內(nèi)置合金芯絲的方法，使帶材的機械性能得到了很大提高，帶材屈服強度為120MPa，不可逆應(yīng)變值為0.31％，臨界電流為75A(77K，0T)，帶材載流性能與普通帶材相比沒有明顯下降。
權(quán)利要求
1.一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材，包括成份為Bi-2223超導(dǎo)粉的芯材和包覆在Bi-2223超導(dǎo)體的芯材上的銀或銀合金層，其特征在于在Bi-2223超導(dǎo)粉的芯材芯部夾有AgMgNi合金絲/帶，且在Bi-2223超導(dǎo)粉與AgMgNi合金絲/帶間夾有銀隔離層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材，其特征在于AgMgNi合金絲/帶為AgMg0.25-0.5Ni0.02-0.05合金。
3.一種鉍系高溫超導(dǎo)線/帶材的制備方法，其特征在于制備過程依次為a.將AgMgNi合金材料制成棒材，外面套上內(nèi)徑與棒材外徑相同的銀管作為阻隔層組成復(fù)合棒，將復(fù)合棒材拉拔成復(fù)合細絲，然后用固定卡具把AgMgNi合金復(fù)合金屬絲插到空銀管的軸心位置，再將熱處理完畢的前驅(qū)粉末填充到復(fù)合絲與銀內(nèi)壁之間的空隙處；b.填充粉末后的復(fù)合管采用粉末裝管PIT工藝，通過旋鍛和拉拔加工，得到鉍系高溫超導(dǎo)線；c.將b步驟細絲在精密平輥軋機上軋制成薄帶，其工藝依次為進行第一次熱處理HT1的溫度為830℃～850℃，保溫時間為40～80h，熱處理氣氛為空氣；隨后進行中間軋制，加工率為30％；帶材再進行第二次熱處理HT2，溫度為830℃～850℃，保溫時間90～150h，熱處理氣氛為空氣。
全文摘要
一種鉍系高溫超導(dǎo)線帶材及制備方法，涉及一種高溫超導(dǎo)鉍系Bi－2223線材或帶材的制備方法。包括成分為Bi－2223超導(dǎo)粉的芯材和包覆在Bi－2223超導(dǎo)體的芯材上的銀或銀合金層，其特征在于在芯材芯部夾有AgMgNi合金絲/帶，在AgMgNi合金絲/帶間夾有銀隔離層。本發(fā)明采用內(nèi)置合金芯絲的方法，在帶材的芯部位置引入合金絲，為防止合金元素與超導(dǎo)芯反應(yīng)，在合金絲與超導(dǎo)粉末之間添加純銀隔離層，使材料的屈服強度與未內(nèi)置合金絲的普通帶材相比由50－70MPa提高到110－130Ma，不可逆應(yīng)變值ε
文檔編號H01B12/02GK1588566SQ200410080448
公開日2005年3月2日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者張平祥, 姜冰, 李成山, 紀平, 馮勇, 周廉 申請人:西北有色金屬研究院