[发明专利]一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于超导材料技术领域，具体涉及一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法。 

背景技术

Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ（Bi-2212）高温超导材料因其在4.2K～20K温区内具有优异的高磁场载流性能，且是目前唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料，这些特点使Bi-2212线材在制备高场磁体系统内插线圈及电缆等大电流应用条件下具有极大的优势。同时，基于Bi-2212高温超导材料优异的高场抗磁性能，Bi-2212超导材料在磁屏蔽等领域具有广泛的应用，并且在电磁弹射等军方应用领域也有一定的应用潜力。 

但是，对于Bi-2212基高温超导材料而言，织构化生长过程对其最终传输性能具有极其重要的作用。而热处理是最有效的获得织构化结构方法。然而，在传统的热处理方法获得的线/带材中，通常含有较大含量的第二相。这些第二相不仅减小了导线的有效载流面积，同时，对Bi-2212晶粒的织构化生长也有很大的影响。通过对Bi-2212生带进行差热扫描和热重分析发现，在热处理过程中，首先在升温过程中发生的是Bi-2212分解生成碱土金属铜氧化物（AEC）和Bi-2201等第二相的过程，该过程为放氧过程；然后在降温过程中发生的是AEC和Bi-2201重新反应再结晶生成Bi-2212的过程，该过程为吸氧过程。结合以上分析可以发现，如果在热处理的过程中，对反应气氛进行调节，即可以控制分解和再结晶反应的进行，从而对最终Bi-2212带材中的第二相含量和尺寸进行控制。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Bi-2212超导线/材的热处理方法。该方法通过控制氩气与氧气混合气体的流量、对氧气含量的调节以及对升降温工艺的优化，最终得到第二相少、织构度高、载流性能优良的Bi-2212超导线/带材。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，所述热处理采用的设备包括高温管式炉，所述高温管式炉的进气口通过管路与第一流量计的一端连接，所述第一流量计的另一端通过管路与三通管件的一端连接，所述三通管件的另外两端分别通过管路与第二流量计和第三流量计的一端相连，所述第二流量计的另一端通过管路与氩气瓶连接，所述第三流量计的另一端通过管路与氧气瓶连接，所述氩气瓶上设置有第一调节阀，所述氧气瓶上设置有第二调节阀；所述热处理的具体过程为： 

步骤一、将Bi-2212单芯带材或Bi-2212多芯线/带材放置在高温管式炉中，打开第一调节阀和第二调节阀，向高温管式炉中通入氩气与氧气的混合气体，将高温管式炉内的空气排除； 

步骤二、调节第一调节阀和第二调节阀，并且监测第一流量计、第二流量计和第三流量计的流量显示，使所述混合气体的流量为0.03L/min～0.15L/min，所述混合气体中氧气的体积含量为5%～70%，余量为氩气；然后将步骤一中放置在高温管式炉中的Bi-2212单芯带材或Bi-2212多芯线/带材升温至885℃～900℃，保温10min～40min； 

步骤三、关闭第一调节阀，同时调节第二调节阀，并且监测第一流量计和第三流量计的流量显示，使氧气的流量为0.03L/min～0.15L/min，然后将步骤二中加热后的Bi-2212单芯带材或Bi-2212多芯线/带材先以20℃/h～80℃/h的降温速率降至870℃～880℃，再以5℃/h～10℃/h的降温速率降至830℃～850℃，然后在温度为830℃～850℃的条件下保温5h～40h，最后随炉冷却得到Bi-2212超导线/带材。 

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤一 中所述Bi-2212多芯线/带材的芯数为6n+1芯，其中n满足：1≤n≤117且n为整数。 

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤一中所述氩气与氧气的质量纯度均≥99.99%。 

上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤二中所述升温的速率为10℃/h～80℃/h。