[发明专利]MgB2超导线材的挤压制备工艺

说明书

本发明公开了一种MgB₂超导线材的挤压制备工艺，其是在传统的原位PIT法制备MgB₂超导线材的过程中，引入挤压工艺对其进行加工处理。分别用Cu和Cu‑Nb作为中心增强材料，组装两个37芯MgB₂包套，通过挤压、拉拔工艺对其进行加工处理。采用金相显微镜和扫描电子显微镜对线材截面和断口的微观形貌进行分析，采用1μV·cm^‑1的电压判据和标准四引线法测量样品在4.2K下的Ic(B)曲线，得出样品在该温度下的Jc(B)曲线。采用挤压工艺加工MgB₂复合包套的途径是可行的，但挤压过程中复合体一次变形量超过90％，目前采用的导体结构需要进一步优化，将有助于提高所制备线材的长度和性能。

技术领域

本发明涉及MgB₂超导线材的挤压制备工艺。

背景技术

为满足MgB₂超导线材的实用化需求，国内外多个超导材料研发团队针对提高MgB₂超导线材的长度和性能，尤其是临界电流密度(Jc)，开展了大量研究工作，包括通过元素掺杂来增加有效地磁通钉扎中心或优化粉末制备技术来提高芯丝致密度，如分步粉末装管法、原位粉末与先位粉末相结合法、中心Mg扩散法等。而线材的加工技术方面为得到更高的芯丝致密度，通常综合采用旋锻、轧制、拉拔等技术将线材加工至最终尺寸，通过以上途径MgB₂超导线材的性能得到了大幅提升，但依然没有完全满足应用需求。目前采用粉末装管法(PIT)已经可以制备出千米量级MgB₂超导长线，但是，实现良好的MgB₂超导接头仍是超导界公认的难题，严重制约了线材的应用，为避免超导接头带来的电流损失，如何继续提高线材的单根长度仍然是一个重要的研究方向。但是，随着线材长度的增加，在可加工的线材直径范围内，线材的长径比被无限延长，这个过程给PIT粉末装管过程带来巨大挑战。等人把静液挤压技术引入到MgB₂线材制备中，挤压压力为700-1330MPa，一次变形量可达到70％～90％，获得的线材具有更高的芯丝密度、更均匀的芯丝结构和更好的晶粒连通性。在目前真正实现商业应用的NbTi和Nb₃Sn低温超导线材的制备过程中，采用挤压技术制备万米量级的低温超导线材工艺已十分成熟。挤压技术采用大的变形量不仅可以提高MgB₂芯丝致密度，还有利于金属阻隔层和金属稳定体界面之间实现冶金结合，从而提高线材的强度。此外，采用挤压工艺制备线材要求包套的长径比一般在3-4之间。这样可以大幅度增加复合体的直径，缩短包套长度。若MgB₂超导线材采用挤压加工工艺，则线材的长径比被大大缩小，明显简化PIT粉末装管过程。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题，就是提出一种MgB₂超导线材的挤压制备工艺，以制得高性能的MgB₂超导长线。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种MgB₂超导线材的挤压制备工艺，具体包括如下步骤：

(1)挤压用包套准备

(1.1)单芯棒制备

将晶态高纯硼粉、镁粉、碳按化学式MgB1.98C0.02称量；在手套箱中充分研磨约30min，将研磨后的粉末装入Nb管，粉末在管中达到紧密，将Nb管两端用Cu圆柱堵头封堵；再将Nb管装入长无氧铜管；按照10％的道次使加工率加工至直径为Φ7.8mm；然后采用六方模进行多道次加工，最终制备出长度为154mm、对比边距6.65mm的MgB2/Nb/Cu单芯棒；

(1.2)包套组装