实现稀土钡铜氧高温超导导线之间超导连接的方法及结构的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于高温超导导线加工技术领域，具体涉及一种实现稀土钡铜氧高温超导导线之间超导连接的方法及结构。
【背景技术】
[0002]稀土钡铜氧(REBa2Cu307δ，其中 RE 为稀土元素，包括 Y、Yb、Tm、Er、Ho、Dy、Gd、Eu、Sm、Nd、La等)高温超导导线在液氮温度(77K)下具有优良的载流性能，应用前景广阔。稀土钡铜氧高温超导导线的基本结构包括四个主要部分:银稳定层、超导层、过渡层和金属基底。一般在上述基本结构外面还会增加铜、不锈钢等材料构成的加强层以进一步增强超导导线机械性能，但加强层并不是超导导线必需的基本结构部分(在本发明的文字中所涉及的超导导线均为没有加强层的情况，或者在加工区域已经去除了加强层)。在上述的四个主要部分中，银保护层一般厚度为1?2微米，可以起到保护超导层的作用；超导层的厚度一般为1?2微米，起到传导超导电流的作用，是超导导线的核心部分；过渡层一般由若干层薄膜构成，可以起到阻隔超导层与金属基底之间的元素扩散、传导双轴织构等作用，总厚度一般在1微米以下；金属基底的厚度一般为50?100微米的厚度，一般使用哈氏合金(Hastelloy C276)或不锈钢材料，起到提高超导导线机械性能的作用。
[0003]目前此类高温超导导线的生产长度一般为数百米至一千米，由于很多应用领域中需要用到更长的超导导线，如高场磁体绕制、超导电机制造、超导储能系统制造等，因此超导导线连接技术的开发具有重要意义。稀土钡铜氧超导导线连接技术的现有技术方案中，最常见的是使用银等低电阻介质进行直接连接，虽然最优的连接电阻可以达到纳欧姆以下，但是由于超导导线在应用当中一般需要承载数十到上百安培的大电流，而且必须使用在液氮温度甚至更低的温度环境下，因此连接处电阻所生成的焦耳热对于系统的安全运行构成了严重的潜在威胁。
[0004]现有的可以实现无电阻的超导连接的技术方案，主要是韩国Korea University的Park等人提出的激光打孔技术与机械加压热处理相结合的方法(NPG AsiaMaterials.2014, 6:1-5 ；Superconductor Science&Technology.2014, 27:085008.)。在该技术方案中，将两根需要连接的超导导线的超导层面对面放置，通过低氧分压和机械加压下的热处理使超导层表面出现局域熔化，进而生成新的稀土钡铜氧晶粒连接两个超导层，该方法中需要使用激光打孔实现平均间距0.5毫米左右的密集孔洞阵列，以加快充氧热处理的氧扩散过程。但是，该技术方案的充氧热处理时间仍然长达350小时左右，而且激光打孔技术的使用也不利于产业化。而且，该技术方案得到的超导导线连接结构中，两个超导层之间新生成的稀土钡铜氧晶粒既作为超导连接又作为机械连接，该连接技术所得到的超导导线与母超导导线相比，机械性能会显著降低。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种实现稀土钡铜氧高温超导导线之间超导连接的方法及结构，具有优良机械性能，并降低充氧难度，缩短热处理时间，降低连接加工的成本。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]一种实现稀土钡铜氧高温超导导线之间超导连接的方法，包括以下步骤:
[0008]a)对一根超导导线进行劈裂处理，使之沿着过渡层与超导层之间的界面裂开，将包括超导层和银稳定层的部分作为超导连接体；
[0009]b)对需要连接的两根超导导线的端部进行银层去除处理以露出超导层表面；
[0010]c)将经步骤b)处理的两根超导导线的端部相邻放置，焊接两根超导导线的金属基底以实现机械连接；
[0011]d)在经步骤c)处理的两根超导导线的超导层上覆盖超导连接体，将超导连接体的劈裂面覆盖在需要连接的两根超导导线的超导层上；
[0012]e)在适当的低氧分压气氛下进行成相热处理，使超导连接体与超导导线的超导层的界面处生成缺氧态的稀土钡铜氧相；
[0013]f)在适当的高氧分压气氛下进行充氧热处理，使稀土钡铜氧相具备超导性质，从而实现超导连接体与超导导线的超导层之间超导连接。
[0014]进一步地:
[0015]步骤a)中还对得到的超导连接体的劈裂面进行等离子体表面处理或离子束表面处理。
[0016]步骤a)使用的超导导线相对于步骤b)使用的超导导线在77K和自场下具有更高的临界电流值。
[0017]步骤b)中的银层去除处理为银层腐蚀处理，优选地，银层腐蚀处理使用ΝΗ3.H20和H202的水溶液腐蚀银层，该溶液中ΝΗ3.Η20的体积分数为5%?50%，Η202的体积分数为5%?50%。
[0018]步骤c)使用激光焊接或点焊方法实现金属基底之间的机械连接。
[0019]步骤d)中使超导连接体的劈裂面和需要连接的两根超导导线的超导层直接接触，并进行固定；或在超导连接体的劈裂面和两根超导导线的超导层之间放置可在热处理过程中生成稀土钡铜氧相的焊料，之后再固定，优选地，所述焊料发生反应的热处理温度低于所述超导导线的超导层的熔点。
[0020]步骤e)中使用的氧分压为0.0OlPa?lOOPa，热处理温度为500°C?900°C，热处理保温时间为0.1分钟?12小时，优选地，在机械加压下进行成相热处理，机械加压的压强范围为 0.1MPa ?lOOMpa ο
[0021]步骤f)中使用的氧分压为lX104Pa?lX107Pa，热处理温度为400°C?600°C，热处理保温时间为1小时?200小时。
[0022]步骤d)中，还使用银箔对超导连接体和两根超导导线进行包裹固定；步骤f)后，去除包裹的银箔，以得到完成连接的新超导导线。
[0023]一种实现稀土钡铜氧高温超导导线之间超导连接的方法，包括以下步骤:
[0024]a)对一根超导导线进行劈裂处理，使之沿着过渡层与超导层之间的界面裂开，将包括超导层和银稳定层的部分作为超导连接体；
[0025]b)对需要连接的两根超导导线的端部进行银层去除处理以露出超导层表面；
[0026]c)将经步骤b)处理的两根超导导线的端部相邻放置；
[0027]d)在两根超导导线的超导层上覆盖超导连接体，将超导连接体的劈裂面覆盖在需要连接的两根超导导线的超导层上；
[0028]e)在适当的低氧分压气氛下进行成相热处理，使超导连接体与超导导线的超导层的界面处生成缺氧态的稀土钡铜氧相；
[0029]f)在适当的高氧分压气氛下进行充氧热处理，使稀土钡铜氧相具备超导性质，从而实现超导连接体与超导导线的超导层之间超导连接；
[0030]g)使用机械连接体，将其焊接在两根超导导线的金属基底连接处的表面以实现机械连接。
[0031]优选地，所述机械连接体为哈氏合金或不锈钢片。
[0032]—种实现稀土钡铜氧高温超导导线的超导连接的结构，包括端部相邻放置的两根超导导线和连接所述两根超导导线的超导连接体；所述两根超导导线端部的银层经去除而露出超导层表面；所述超导连接体是由一根超导导线进行劈裂处理，沿着过渡层与超导层之间的界面裂开而得到的具有超导层和银稳定层的部分，所述超导连接体的劈裂面覆盖在所述两根超导导线的超导层上并相结合，且在结合界面处生成有具备超导性质的稀土钡铜氧相；所述两根超导导线端部的金属基底直接焊接或者通过焊接在所述两根超导导线的金属基底连接处的表面的机械连接体而实现机械连接。
[0033]本发明的有益效果:
[0034]本发明提出一种用于稀土钡铜氧高温超导导线连接的方法，具有优良机械性能，并能够降低充氧难度，缩短热处