H01B12/00 H01B13/00
1.一种陶瓷类超导线材,本发明的特征是乙钇钡铜氧为基体, 其中含有3-6%重量的银为掺杂元素。
2.根据权利要求1所诉的超导线材,其特征是具有如下的名义 组份:
【Y-Ba2-Cu3O7-8】-Agx,其中x=3~6%(重量)。
3.一种如权利要求1所诉的超导线材的制作方法,首先按所述 基体的名义组份合成超导材料,再破碎成细粉,本发明的特征是,在 基体细粉中掺入银粉经充分混均后加入顺式十八烯-9-酸为增塑剂, 经线模反复挤压,成型为丝材,然后烧结成超导线材。
4.根据权利要求3所述的制作方法,其特征是,所述基体的细 粉粒度细于800目,银粉细于600目。
5.根据权利要求3或4的制作方法,其特征是,增塑剂的添 加量为7-8%(重量)。
6.根据权利要求5所诉的制作方法,其特征是,成品丝烧结 成在140-160℃温度下预先干燥至增塑剂充分分解。
7.根据权利要求3所述的制作方法,其特征是,成品丝经丝 模反复挤压2-3次。
一种陶瓷类超导线
本发明涉及一种含银复合超导材料使用增塑剂的线材加工方法。
自1986年美国的Bednorz和Muller两博士发现了Tc=30k的镧钡铜氧陶瓷类超导材料以后,中国赵忠贤、美国朱经武、日本田中昭二等物理学家又相继发现了Tc=90-100k的乙钡铜氧超导材料,使陶瓷类超导材料进入了液氮温区。在实用化超导材料的制备课题中,如何将这种脆性陶瓷材料加工成线材,并提高其电流密度Jc是目前世界公认的技术难题,国外关于超导线(丝)材的报导中,介绍了日本名古屋大学采用的粉浆挤压法,是以聚乙烯醇为增塑剂,可制得Tc=84k的线材,但未披露临界电流值(见“用悬浮离心法制备高TcYBCO超导丝材”1987年10月日本18届国际低温物理会议议论文,作者TomokoGoioMasahiroKADA)。日本东京大学制成银包套的Y-Ba-CuA氧化物超导材料,可获得的最大电流密度为Jc=560Acm2,但加工难度大,造价高,线材长度收到一定限制。(见“YBCO线材临界电流密度”,文献出处同上,作者UsamuKohno等)。
本发明的目的,是改善陶瓷类超导材料的成型性能,降低加工难度,制备一种高Tc,高Jc的线材。
本发明的主要技术方案是:使用以银为掺杂元素的复合超导材料;采用以油酸为增塑剂的粉浆挤压法;经反复挤压成型
本发明使用的超导材料组份,是以陶瓷类超导材料为基,含有掺杂元素银,例如:【CY-Ba-Cu-O】-Ag等。制作方法包括下列步骤:
将所需名义组份的超导材料预合成,粉碎至-800目;加入-600目的银粉后研磨均匀,银粉添加量按重量挤为3-6%:加入顺式十八烯-9-酸(即油酸,分子式为:CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH),添加量7-8%(重量);用反复挤压法使线材性能均一,即将挤出的线材又返回到磨具中循环多次而成;绕制好的线材经140-160℃干燥,至增塑剂充分分解(部分挥发);采用多段烧结工艺制度,600℃前在空气重进行,600℃后在氧流中烧结,然后在氧流中缓冷至室温,可在300℃后断氧。
用本发明所述的方法,挤压出的线材有很好的柔性,能得到连续的任意长度的线材,线材挤出三小时内可任意绕成各种型材,至烧结后定型。线材密度达5.126/cm3以上,ab值≥75.4kg/cm2。所制得的超导材料组织结构、性能沿丝长方向均匀一致,形成银与基体均匀分布的复合结构,其中含有微量由增塑剂烧损后残留的碳。掺入的银(及残炭)不改变超导相的微结构,因此在不影响临界转变温度的前提下可使电流密度提高,如钇钡铜为基体的掺银线材,其临界转变温度Tc>90k,电流密度Jc>450A/cm2.
本发明实施例如下:
一、超导线用细粉制备
1、配料:取分析纯Y2O3、BaO、CuO粉,分别过600目筛网,按Y-Ba-Cu原子比1:2:3配粉,在瓷研钵中研磨均匀。
2、压型:在50吨压力机上,以5.8kg/mm2的压力制成Φ50×4mm的图片。
3、烧结:将原片置于垫有超导粉的AI2O3舟内,推入马弗炉中心位置,在空气中由室温升温至950℃,升温速度100℃/小时,保温8-10小时,随炉冷却至室温,冷却速度100℃/小时。得到Tc×90.9k超导材料。
4、研磨:捣碎烧成的圆片、用玛瑙钵研磨至全部通过800目筛网。
5、掺杂:在-800目的超导粉中加入3%(重量比)的-600目银粉,用研钵研磨均匀。
二、超导线材成型工艺
1、备料:在掺银的超导粉中加入7%(重量)的顺式十八-9-酸,混合均匀。
2、挤压成型:先加垫模作填充挤压,压力2吨,保压30秒钟,去除垫模,放入Φ0.7-0.1mm硬质合金模,然后挤压。挤出丝材经三次返回后挤压成为成品丝。
3、绕制:成品丝按所需形状绕制成螺旋、圆环等。
4、烘干:绕制成的丝材置于烘干箱内,在140-160℃的温度中保温干燥50小时,
5、烧结:烘干的丝材装入AI2O3舟内置于高温炉内烧结,烧结制度为:
升温阶段:在空气中加热至300℃,升温速度为100℃/小时,保温2小时,假日至600℃保温1小时,然后以升温速度100℃/小时加热940℃;
保温阶段:通氧气在940℃恒温6小时;
降温阶段:以100℃/小时的速度冷却至300℃时断氧,再以原速度冷却至室温。
三、性能测定
1、粉末性能
表1.
2、超导线材性能
表2.
注:(1)Jc、Tc由中国科学院物理研究所测定
(2)开孔率用真空法测定
线材表妹及断口分析表明:晶粒呈长晶状有沿线轴取向的倾向;线材磨成粉后的X-ray分析均表明具有斜方晶型的超导结构。
对掺银与未掺银的线材在室温下进行了顺磁共振实验,显示了几乎完全相似的信号,说明银的加入并没有改变超导相的微结构。
本文发布于:2024-09-22 13:38:26,感谢您对本站的认可!
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