[发明专利]多芯超导导线的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及多芯超导导线的制备方法及其产品。

背景技术

目前工业化的超导导线为高温超导带材，其已在高温超导电缆、高温超 导电机等电力器件上得到了广泛应用，这些应用都需要超导带材具有较高的 电学性能和机械性能。

制备高温超导带材的方法一般采用金属套管法，该法通常包括制备单芯 超导导线、装多芯、拔制、轧制和热处理等过程。

1、制备单芯超导导线该单芯超导导线包含一根具有超导性能的超导 芯和包在超导芯周围的至少一种金属基体。目前大多数单芯线的截面形状为 圆形或正六边形。

2、装多芯将上述制得的单芯超导导线截成多段，然后将它们装入外 套管中形成多芯结构，每段单芯超导导线之间沿着长度方向互相平行，在横 截面上主要采用以一段单芯超导导线的中心为对称中心，其余各段分层排列 的结构，如图1所示为典型的多芯结构，该多芯超导导线中共有61根单 芯。这种多芯的方式增大了超导粉与金属基体的界面，同时也增强了导线的 机械性能，如拉应变特性和弯曲应变特性。

3、拔制把上述制得的多芯线拔制成所需尺寸和截面形状。

4、轧制通过轧制可以把线材加工成扁平的带材，以减小弯曲应力、 增大比表面积(表面积/体积)、增加致密度、优化晶粒取向、减小厚度和 增加宽度，并且通过轧制使套管与超导芯更紧密地机械结合，从而使它们之 间有更好的电、热接触。

5、热处理一般指在800-900℃下进行热处理。这一过程的作用主要 是改善反应引起的氧化超导体的织构，增强超导颗粒的异向生长，形成合适 的超导相。

利用目前工艺制备的高温超导带材的结构仍存在一些有待改善的方面， 例如，从图2所示的超导带材横截面显微形貌来看，根据超导芯的密度差异 可大致分为3个区：1区为带材中超导芯的内层所在区域，该区超导芯的形 状较细长，超导芯的平均横截面积最小，平均密度最大；2区位于带材的边 缘并靠近带材的高度面，该区超导芯的形状较短粗，超导芯平均横截面积最 大，平均密度最低；3区为带材中超导芯的外层所在区域且接近带材的宽度 面，超导芯的平均横截面积和密度居于1区和2区之间。由于超导芯的密度 在很大程度上影响超导带材的电学性能，密度较大的超导芯与较高的电学性 能密切相关，因此，上述3区尤其是2区的较低的密度分布会严重降低整个 超导带材的载流能力。

基于上述情况，需要提出一种制备超导导线的方法来优化超导带材的形 状和密度分布，从而提高整个超导带材的电学性能。

发明内容

本发明提供一种制备多芯超导导线的方法，其包括如下步骤：

a1)制备单芯超导导线，其包含一根具有超导性能的超导芯和包在超导 芯周围的至少一种金属基体。单芯的横截面可为正六边形或圆形。金属基体 优选银或银合金材料。

b1)将上述制得的单芯超导导线至少截成3段，然后将它们装入外套管 中形成多芯结构，使每段单芯超导导线之间沿着长度方向互相平行，最内层 的单芯数至少是3，按单芯的横截面情况不同，单芯的排列可采用以下方 式：

当单芯的横截面为正六边形时：

b11)以正六边形单芯的任一顶点为对称中心，120°旋转对称，向外分 层密排；或

b12)以正六边形单芯的任一边的中点为对称中心，180°旋转对称，向 外分层密排；

当单芯的横截面为圆形时：

b13)第一层三个圆的圆心连线组成等边三角形，以等边三角形的中心 点为对称中心，120°旋转对称，向外分层排列，相邻圆心之间距离保 持为等边三角形的边长不变；或

b14)第一层四个圆的圆心连线组成一菱形，以菱形的中心点为对称中 心，180°旋转对称，向外分层排列，相邻圆心之间距离保持为菱形的 边长不变；

外套管的材料优选银或银合金。