专利名称：一种铋系高温超导线/带材及制备方法
技术领域：
一种铋系高温超导线带及制备方法，涉及一种高温超导铋系Bi-2223线材或带材的制备方法，特别是具有高机械性能的铋系高温超导线/带材及制备方法。
背景技术：
自从1988年高温超导材料发现以来，(Bi-2223)超导体由于其良好的线带材加工性能被认为是最有应用前景的材料之一。经过十几年的发展，Bi-2223/Ag带材的载流性能及带材单线长度上都有了很大的突破，其临界电流密度(Jc)最高可达74000A/cm2(77K，0T)，载流性能可以满足工程应用的要求。但是，纯银包套(Bi-2223)带材的机械性尚不能满足实用的要求。从化学角度看纯银是最理想的Bi超导体的包套材料，因为它在高温长时间的热处理中不与陶瓷氧化物超导体发生反应，同时又具有良好的氧渗透性，可以保证超导相形成过程中带材内部与热处理环境之间的气体交换。但是，在超导电缆、超导线圈等电力应用中，Bi-2223/Ag带材将受到扭绞力和电磁力等外力，而其抗应变能力非常小，σb只有40-50MPa，很容易发生不可逆破坏。为此，人们选用了银合金包套来改善它的机械性能。大多数的合金包套虽然能提高Bi-2223/Ag复合超导带材的机械性能，但对带材载流性能都有一定的负面影响，一般会使Bi-2223/Ag复合超导带材的Jc下降约10％左右，屈服强度一般为50～70MPa，不可逆应变极限εirr为0.2％-0.37％，综合机械性能较差。
发明内容
发明的目的是为了克服上述已有技术存在的缺陷，提供一种在不降低超导带材临界电流密度的情况下，改善铋系Bi-2223超导体复合线、带材的机械性能，提高其屈服强度不可逆应变极限的铋系高温超导线/带材及制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铋系高温超导线/带材，包括成份为Bi-2223超导粉的芯材和包覆在Bi-2223超导体的芯材上的银或银合金层，其特征在于在Bi-2223超导粉的芯材芯部夹有AgMgNi合金丝/带，且在在Bi-2223超导粉与AgMgNi合金丝/带间夹有银隔离层。
一种铋系高温超导线/带材，其特征在于AgMgNi合金丝/带为AgMg0.25-0.3Ni0.02-0.05合金。
一种铋系高温超导线/带材的制备方法，其特征在于制备过程依次为a.将AgMgNi合金材料制成棒材，外面套上内径与棒材外径相同的银管作为阻隔层组成复合棒，将复合棒材拉拔成复合细丝，然后用固定卡具把AgMgNi合金复合金属丝插到空银管的轴心位置，再将热理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处；b.填充粉末后的复合管采用粉末装管PIT工艺，通过旋锻和拉拔加工，得到铋系高温超导线；c.将b步骤细丝在精密平辊轧机上轧制成薄带，其工艺依次为进行第一次热处理HT1的温度为830℃～850℃，保温时间为40～80h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二次热处理HT2，温度为830℃～850℃，保温时间90～150h，热处理气氛为空气。
本发明采用内置合金芯丝的方法，在带材的芯部位置引入合金丝，为防止合金元素与超导芯反应，在合金丝与超导粉末之间添加纯银隔离层。使带材的机械性能得到了很大提高，带材屈服强度与未内置合金丝的普通带材相比由50-70MPa提高到110-130MPa不可逆应变值εirr由0.2％提高到0.32％-0.37％，综合机械性提高50％以上，而且带材临界电流密度没有明显降低。
图1为一种铋系高温超导线的截面结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实例对本发明作进一步说明。
一种铋系高温超导线/带材，包括成份为Bi-2223超导粉的芯材1和包覆在Bi-2223超导体的芯材上的银或银合金层2，其特征在于在Bi-2223超导粉的芯材芯部夹有AgMg0.25-0.3Ni0.02-0.05合金丝/带3，且在Bi-2223超导粉与AgMgNi合金丝/带间夹有银隔离层4。
一种铋系高温超导线/带材的制备方法，其特征在于制备过程依次为a.将AgMg0.25-0.3Ni0.02-0.05合金材料制成棒材，外面套上内径与棒材外径相同的银管作为阻隔层组成复合棒，将复合棒材拉拔成复合细丝，然后用固定卡具把AgMgNi合金复合金属丝插到空银管的轴心位置，再将热处理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处；b.填充粉末后的复合管采用PIT工艺，通过旋锻和拉拔加工，得到铋系高温超导线；c.将b步骤细丝在精密平辊轧机上轧制成薄带，其工艺依次为进行第一次热处理HT1的温度为830℃～850℃，保温时间为40～80h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二次热处理HT2，温度为830℃～850℃，保温时间90～150h，热处理气氛为空气。
实施例1首先将含0.3wt％Mg、0.04wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直径约为10mm，外面套上内径10mm、壁厚1mm的银管作为阻隔层，将复合棒材拉拔至尺寸为φ3.2mm的复合细丝，然后用固定卡具把AgMgNi合金复合金属丝插到φ16×1.5mm空银管的轴心位置，再将热处理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处。填充粉末后的复合管采用PIT工艺，通过旋锻和拉拔加工，得到φ1.6的细丝。细丝在精密平辊轧机上轧制成厚度为0.30mm、宽度为4.0mm的薄带。带材热处理工艺参数如下第一次热处理(HT1)，热处理温度为850℃，保温时间为80h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二次热处理(HT2)，热处理温度为850℃，保温时间150h，热处理气氛为空气。采用内置合金芯丝的方法，使带才的机械性能得到了很大提高，带材屈服强度为130MPa，不可逆应变值εirr为0.37％，而且带材临界电流密度没有明显降低。
实施例2首先将含0.25wt％Mg、0.03wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直径约为φ8，外面套上内径φ8、壁厚1mm的银管作为阻隔层，将复合棒材拉拔至尺寸为φ3.0mm的复合细丝，然后用固定卡具把AgMgNi合金复合金属丝插到φ16×1.5mm空银管的轴心位置，再将热理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处。填充粉末后的复合管采用PIT工艺，通过旋锻和拉拔加工，得到φ1.6的细丝。细丝在精密平辊轧机上轧制成厚度为0.25mm、宽度为3.5mm的薄带。带材热处理工艺参数如下第一次热处理(HT1)，热处理温度为830℃℃，保温时间为40h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二次热处理(HT2)，热处理温度为830℃，保温时间90，热处理气氛为空气。采用内置合金芯丝的方法，使带才的机械性能得到了很大提高，带材屈服强度为110MPa，不可逆应变值εirr为0.32％-0.37％，带材临界电流密度没有明显降低。
实例3首先将含0.4wt％Mg、0.03wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直径为10mm，外面套上内径10mm壁厚1mm的银管作为阻隔层，将复合棒材拉拔至尺寸为的复合细丝，然后用固定卡具把合金复合金属丝插到空银管的轴心位置，再将热处理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处。填充粉末后的复合管采用PIT工艺，通过旋锻和拉拔加工，和到的细丝。细丝在精密平辊轧机上轧制成厚度为、宽度为的薄带。带材热处理工艺参数如下第一次热处理(HT1)，热处理温度为840℃，保温时间为60h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二热处理(HT2)，热处理温度为840℃，保温时间150h，热处理气氛为空气。采用内置合金芯丝的方法，使带材的机械性能得到了很大提高，带材屈服强度σb为130MPa，不可逆应变值由提高到0.37％，临界电流为70A，相同尺寸的普通带材的临界电流为72A(77K，0T)，带材载流性能与普通带材相比没有明显下降实例4首先将含0.5wt％Mg、0.02wt％Ni的AgMgNi合金材料制成棒材，直径为9mm，外面套上内径9mm、壁厚1mm的银管作为阻隔层，将复合棒材拉拔至尺寸为的复合细丝，然后用固定卡具把合金复合金属丝插到空银管的轴心位置，再将热处理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处。填充粉末后的复合管采用PIT工艺，通过旋锻和拉拔中工，得到直径为1.6mmr细丝。细丝在精密平辊轧机上轧制成厚度为0.26mm、宽度为3.9mm的薄带。带材热处理工艺参数如下第一次热处理(HT1)，热处理温度为845℃，保温时间为40h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二次热处理(HT2)，热处理温度为845℃，保温时间90h，热处理气氛为空气。采用内置合金芯丝的方法，使带材的机械性能得到了很大提高，带材屈服强度为120MPa，不可逆应变值为0.31％，临界电流为75A(77K，0T)，带材载流性能与普通带材相比没有明显下降。
权利要求
1.一种铋系高温超导线/带材，包括成份为Bi-2223超导粉的芯材和包覆在Bi-2223超导体的芯材上的银或银合金层，其特征在于在Bi-2223超导粉的芯材芯部夹有AgMgNi合金丝/带，且在Bi-2223超导粉与AgMgNi合金丝/带间夹有银隔离层。
2.根据权利要求1所述的一种铋系高温超导线/带材，其特征在于AgMgNi合金丝/带为AgMg0.25-0.5Ni0.02-0.05合金。
3.一种铋系高温超导线/带材的制备方法，其特征在于制备过程依次为a.将AgMgNi合金材料制成棒材，外面套上内径与棒材外径相同的银管作为阻隔层组成复合棒，将复合棒材拉拔成复合细丝，然后用固定卡具把AgMgNi合金复合金属丝插到空银管的轴心位置，再将热处理完毕的前驱粉末填充到复合丝与银内壁之间的空隙处；b.填充粉末后的复合管采用粉末装管PIT工艺，通过旋锻和拉拔加工，得到铋系高温超导线；c.将b步骤细丝在精密平辊轧机上轧制成薄带，其工艺依次为进行第一次热处理HT1的温度为830℃～850℃，保温时间为40～80h，热处理气氛为空气；随后进行中间轧制，加工率为30％；带材再进行第二次热处理HT2，温度为830℃～850℃，保温时间90～150h，热处理气氛为空气。
全文摘要
一种铋系高温超导线带材及制备方法，涉及一种高温超导铋系Bi－2223线材或带材的制备方法。包括成分为Bi－2223超导粉的芯材和包覆在Bi－2223超导体的芯材上的银或银合金层，其特征在于在芯材芯部夹有AgMgNi合金丝/带，在AgMgNi合金丝/带间夹有银隔离层。本发明采用内置合金芯丝的方法，在带材的芯部位置引入合金丝，为防止合金元素与超导芯反应，在合金丝与超导粉末之间添加纯银隔离层，使材料的屈服强度与未内置合金丝的普通带材相比由50－70MPa提高到110－130Ma，不可逆应变值ε
文档编号H01B12/02GK1588566SQ200410080448
公开日2005年3月2日 申请日期2004年10月10日 优先权日2004年10月10日
发明者张平祥, 姜冰, 李成山, 纪平, 冯勇, 周廉 申请人:西北有色金属研究院