[发明专利]一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法

说明书

本发明公开了一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法，包括如下步骤：步骤(a)预包绕成型步骤，用于制备紧密螺旋包绕预成型铝青铜包带；步骤(b)退火步骤，用于消除铝青铜包带在螺旋绕制过程中产生的应力和张力；步骤(c)制备步骤，用于制备含预成型铝青铜包带的Bi‑2212超导线；步骤(d)热处理成相步骤，用于制备具有超导性能的高强度Bi‑2212超导线。本发明采用预先成型退火去应力后的铝青铜包带可以克服包带绕制Bi‑2212过程中因张力问题而造成支撑失效的问题。采用先包绕后Bi‑2212热处理成相的工艺流程可以有效的解决Bi‑2212超导线对应力应变敏感而造成的性能退化问题。本发明制备工艺实现简单，可以应用于未来机械性能加强型Bi‑2212超导线制备。

技术领域

本发明涉及超导线制备方法领域，具体是一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，对强磁场的需求越来越迫切，如大型加速器，聚变堆装置都离不开超导磁体。当前低温超导体Nb₃Sn和NbTi等受上临界场(Hc₂)的限制，已经逐渐无法满足当前装置的设计需求。因此，迫切需要采用具有高临界磁场的高温超导材料来研制高场磁体。

Bi-2212高温超导材料在4.2K温度下其上临界磁场可达100T具有优异的磁场载流性能，是目前高温超导材料当中唯一可制备成各向同性圆线的材料，可以用于制备铠装管内电缆导体(CICC)。Bi-2212超导线制备工艺要求其必须经过一定的高温热处理才能生成Bi-2212超导相产生超导电性。热处理后的Bi-2212超导相为陶瓷结构，一方面超导线对应力应变敏感，另一方面热处理后的超导线机械性能极差，其机械强度约只有Nb₃Sn超导线的一半，难以用于实际磁体绕制和CICC导体制备。

为了实现Bi-2212超导线的实际应用，必须借助外在支撑结构来克服其机械性能不足的现状。支撑结构材料选择及制备工艺是Bi-2212超导线机械性能加强所面临的主要问题。支撑结构材料必须承受高温、富氧的热处理环境。制备过程中需要克服因张力造成的支撑失效问题。因此，急需发明一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法来实现Bi-2212超导线的实际应用。

发明内容

本发明目的是提供一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法解决热处理后Bi-2212超导线机械性能不足的缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法，

本发明的技术方案为：一种用于提高机械强度的高温超导线材制备方法，所述方法制成的机械强度加强型高温超导线材包括Bi-2212超导线及同轴螺旋包绕在Bi-2212超导线外的预成型铝青铜包带，包括以下步骤：

步骤(a)、预包绕成型步骤，用于制备紧密螺旋包绕的预成型铝青铜包带；其中，铝青铜包带预先螺旋包绕在不锈钢丝上，所述不锈钢丝直径小于Bi-2212超导线直径；

步骤(b)、退火步骤，用于消除预成型铝青铜包带在螺旋绕制过程中产生的应力和张力；

步骤(c)、制备步骤，用于制备含预成型铝青铜包带的Bi-2212超导线；

步骤(d)、热处理成相步骤，用于制备具有超导性能的高强度Bi-2212超导线。

进一步的，所述的预包绕成型步骤中铝青铜包带厚度0.05mm～0.2mm，宽度1mm～4mm。

进一步的，所述的步骤(a)的预包绕成型步骤中，先将铝青铜包带起始端与不锈钢丝焊接，另一端带张力包绕，确保铝青铜包带紧密贴合在不锈钢丝外表面，包绕完成后将铝青铜包带末端与不锈钢丝焊接。

进一步的，所述步骤(b)的退火步骤要求预包绕成型后的铝青铜包带进行真空去应力退火处理，退火温度400℃～700℃。