[发明专利]一种具有外加金属壳层的高温超导导线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导材料领域，特别是关于一种具有外加金属壳层的高温超 导导线及其制备方法。

背景技术

高温超导电缆以其大通流能力，低损耗等特性，越来越得到广泛的关注和应 用。目前高温超导导线主要分为两种，一种是以Bi-2212/Ag和Bi-2223/Ag为主 的高温超导导线，其主流制备方法为粉末套管法(Powder In Tube，PIT)，制备 步骤为(如图1所示)：将超导粉填装入银管，依次经过拉拔细线化、多芯套管、 拉拔和轧制后，再通过热处理获得高温超导导线。但是，这种方法制备的高温超 导导线存在以下问题，1、由于银的质地柔软，强度不够，再加上内部超导芯本已 脆弱的陶瓷结构，所以其力学机械性能不强；2、由于铋系高温超导导线主要以带 材为主，所以其几何形状增大了各项异性的影响；3、这种高温超导导线的临界电 流不够高，同时磁场(特别是垂直场)对临界电流的影响巨大；等等这些都限制 了其大规模的应用。另一种是以YBCO或RE:BCO为主的高温超导涂层导体，其制 备方法为(如图2所示，图中A为超导层，B为缓冲层，C为基底)：在金属基带 上用IBAD(离子束辅助沉积)或RABiTS(轧制辅助双轴织构衬底)等方法生长缓 冲层形成织构，再用化学或物理方法，如TFA-MOD(三氟乙酸盐-金属有机沉积) 方法生长超导层，再在其外面覆以保护层。但是，这种方法制备的高温超导导线 也同样存在强度欠佳、各项异性明显等问题。而且，在一些实际应用场合，上述 高温超导导线的单根导线的载流量太小，一般在100A左右，所以仍不能满足通大 电流的需要，也不适合大规模的生产。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能提高临界电流、提高力学性能、 方便导线组合、减小交流损耗和减小导线各向异性等效果的具有外加金属壳层的 高温超导导线及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具有外加金属壳层的高温 超导导线，其特征在于：它包括单根或多根高温超导导线和包覆在所述单根或多 根高温超导导线外部的金属壳层，所述金属壳层留有气体通过的通道，为了控制 金属壳层与超导导线的间距以及超导导线之间的间距，可以在金属壳层和超导导 线之间或多根包覆的每两根超导导线之间再额外包覆一层金属材料或其它种类介 质，以达到控制金属壳层与超导导线以及超导导线之间间距的目的。每根所述高 温超导导线分别由单芯或多芯组成，且所述高温超导导线的截面形状为矩形或圆 形；所述金属壳层的厚度为20μm～500μm，且采用铁磁性材料、无/弱磁性材料、 介于铁磁性材料与无磁性材料之间的合金组合材料、抗氧化合金材料和高强度合 金材料中的一种。

所述高温超导导线包括Bi系高温超导导线和高温超导涂层导体。

所述Bi系高温超导导线为Bi-2223/Ag或Bi-2212/Ag；所述高温超导涂层导 体为Y₁Ba₂Cu₃O_7-x、RE₁Ba₂Cu₃O₇-x或(Y，RE)₁Ba₂Cu₃O_7-x。

所述铁磁性材料为具有铁磁性的单质金属镍、铁、钴、钆，或由所述单质金 属组成的二元或多元合金材料；所述无/弱磁性材料为单质无磁性金属铜、银、锡、 钛、铬，或由所述单质无磁性金属组成的二元或多元合金材料；所述铁磁性材料 和无磁性材料之间的合金组合材料采用型号为316或310的无磁不锈钢材料；所 述抗氧化合金材料为具有高温抗氧化特性的型号为3YC52或OR1300或Haynes214 或Inconel617合金金属；所述高强度合金材料采用型号为AerMet100或AerMet310 或AerMet340为主的超高强度合金钢系列，以型号为Marage250或Marage300或 Marage350为主的高强度18Ni马氏体时效钢系列，以型号为Ti-6Al-4V或 Ti-10V-2Fe-3Al为主的钛合金系列。

所述截面为矩形高温超导导线的厚度为0.05mm～1mm，宽度0.5mm～10mm，宽 度与厚度的比值为1～50；所述截面为圆形高温超导导线的直径为0.05mm～5mm。