一种陶瓷类超导线

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。