[发明专利]一种先位法制备多芯MgB2超导带材的方法

说明书

本发明公开了一种先位法制备多芯MgB₂超导带材的方法，该方法包括以下步骤：一、将MgB₂粉末研磨后装入第一镍管中得到第一装管复合体；二、第一装管复合体经第一拉拔和退火后得到单芯线材；三、将单芯线材和增强棒装到第二镍管中得到第二装管复合体；四、第二装管复合体经第二拉拔、辊模拉伸和第三拉拔得到多芯线材；五、将多芯线材进行平辊轧制和快速升降温热处理得到多芯MgB₂超导带材。本发明采用拉拔、辊模拉伸、轧制和快速升降温热处理，解决了先位法制备多芯MgB₂超导带材过程中芯丝断裂和断线的问题，避免了MgB₂超导芯丝生成非超导的杂质相以及MgB₂带材之间出现的粘连现象。

技术领域

本发明属于超导材料制备技术领域，具体涉及一种先位法制备多芯 MgB₂超导带材的方法。

背景技术

MgB₂是一种具有高温超导性能的金属化合物，在电子、电力、机械及国防领域具有广阔的应用前景。目前最常见的MgB₂带材制备方法为原位粉末装管法(in-situ PIT)和先位粉末装管法(ex-situ PIT)。

原位粉末装管法以Mg和B的混合粉末为前驱粉末，装入套管后加工成带材，再进行热处理，使混合粉末形成MgB₂超导相。该方法前驱粉末中的Mg粉、B粉化学性质活泼，在热处理过程中容易与套管金属发生化学反应，改变了超导芯丝中的超导相组分，所形成的反应扩散层甚至会阻碍超导电流通过。另外，Mg粉和B粉存在明显的流动差异性，使最终形成MgB₂超导相的成分产生偏析，相转变时产生大量的孔洞，降低超导线材的有效载流面积。

先位粉末装管法直接将MgB₂粉末装入套管后通过拉拔或轧制加工成带材，由于前驱粉末为单一相，不存在相转变，MgB₂超导相的成分不会产生偏析和孔洞，是一种理想的制备多芯MgB₂超导带材的方法。但在多芯MgB₂带材制备过程中，一般采用无氧铜管作为包套材料，其强度较低，对芯丝中的MgB₂超导粉末约束力较小。常规的拉拔或轧制工艺中芯丝变形不均匀，芯丝容易断裂，甚至产生断线现象，严重影响了多芯MgB₂超导带材的使用。另一方面，由于带材的制备过程不存在相转变，导致超导芯丝中 MgB₂粉末之间的连接性较差，所以通常需要进行一次高温热处理来改善晶粒连接性能。但常规的高温热处理过程中的升降温时间过长，导致MgB₂超导芯丝与套管发生扩散反应，晶粒长大或生成非超导的杂质相，并且长时间的高温会使MgB₂带材之间出现粘连现象，最终影响MgB₂带材的超导性能。

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，提供一种先位法制备多芯MgB₂超导带材的方法。该方法以强度较高的镍管作为套管，采用拉拔、辊模拉伸和轧制工艺，并通过快速升降温热处理，解决了先位法制备多芯MgB₂超导带材过程中芯丝断裂和断线的问题，避免了 MgB₂超导芯丝生成非超导的杂质相以及MgB₂带材之间出现的粘连现象，最终得到芯丝连续、MgB₂超导相分布均匀的多芯MgB₂超导带材。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种先位法制备多芯MgB₂超导带材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将MgB₂粉末在氩气保护下进行研磨，然后装入第一镍管中，填满压实后用锡堵头封住第一镍管的两端，得到第一装管复合体；