專利名稱：一種優(yōu)化超導(dǎo)帶材Bi-2223相中氧含量的方法和因而制得的超導(dǎo)導(dǎo)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種Bi系高溫超導(dǎo)導(dǎo)線，特別是涉及一種優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，以及采用此方法制備的超導(dǎo)導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
隨著高溫超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的日趨廣泛，市場(chǎng)對(duì)高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的需求也越來(lái)越大。目前Bi系高溫超導(dǎo)導(dǎo)線是唯一能夠進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的高溫超導(dǎo)導(dǎo)線，其制備方法是將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的前驅(qū)體粉末填充到銀或銀合金管中，然后經(jīng)過(guò)拉拔、軋制等機(jī)加工工藝成型，最后進(jìn)行熱處理，簡(jiǎn)稱粉末套管法。1、前驅(qū)粉預(yù)處理:前驅(qū)粉的預(yù)處理包括前驅(qū)粉的合成與焙燒，將金屬氧化物(或無(wú)機(jī)酸鹽、有機(jī)酸鹽)原料按一定的名義成分比配料，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)工藝合成和焙燒過(guò)程后成為超導(dǎo)前驅(qū)粉。2、機(jī)加工工藝成型:把前驅(qū)粉壓制成為具有一定尺寸的粉棒，將其裝入銀管中并密封好形成一個(gè)短坯；然后短坯在拉拔機(jī)上經(jīng)過(guò)多道次拉拔后形成較細(xì)的單芯線，將長(zhǎng)單芯線截成多根短線并束集在一起，再次裝入銀合金管中；再經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的拉拔工藝后，得到具有要求直徑的多芯線；多芯線通過(guò)軋機(jī)進(jìn)行軋制而成形為扁帶，即生帶。3、熱處理:將制成的單芯或多芯生帶放入熱處理爐中，在一定的條件下進(jìn)行熱處理。熱處理過(guò)程一般要進(jìn)行多次，期間有中間變形過(guò)程，目的是將銀套管內(nèi)的超導(dǎo)前驅(qū)粉充分轉(zhuǎn)化為高溫超導(dǎo)相B1-2223相，并最終形成具有較強(qiáng)C軸織構(gòu)的超導(dǎo)帶材。在Bi系高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的制備過(guò)程中，熱處理過(guò)程起著至關(guān)重要的作用，該過(guò)程使材料具有超導(dǎo)性能。在帶材中生成單相的B1-2223超導(dǎo)相是非常困難的，這是因?yàn)锽1-2223/Ag超導(dǎo)帶材的超導(dǎo)芯是一個(gè)多元、多相的體系，相平衡關(guān)系非常復(fù)雜，B1-2223相的單相區(qū)僅在很窄的溫度和氧分壓范圍內(nèi)存在，因此熱處理工藝的精確性對(duì)超導(dǎo)帶材最終性能有較大的影響，熱處理工藝的溫度、保溫時(shí)間和氧分壓三個(gè)參數(shù)的控制在這里非常重要。
現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用優(yōu)化相組成的方法來(lái)改善晶界，增加晶粒連接，提高臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)，近而提高臨界電流(Ic)。申請(qǐng)?zhí)枮镴P2007087813-A的發(fā)明專利公開(kāi)了一種Bi系超導(dǎo)體和超導(dǎo)材料，及其制備方法。申請(qǐng)?zhí)枮?00780008715.X的發(fā)明專利公開(kāi)了一種氧化物超導(dǎo)材料，其制造方法，以及使用該超導(dǎo)材料的超導(dǎo)線。上述現(xiàn)有技術(shù)過(guò)于強(qiáng)調(diào)提高Tc，忽視了因提高Tc而失去太多的氧，從而造成B1-2223相中氧含量的減少，而B1-2223相中氧含量的適中是提高帶材超導(dǎo)性能的基礎(chǔ)。通過(guò)上述現(xiàn)有技術(shù)，盡管B1-2223相的含量有所增加，含鉛相有所減少，帶材的性能也有了很大的提高，但是仍然存在較多的第二相，這對(duì)提高超導(dǎo)帶材的性能有很大的影響，因此本發(fā)明通過(guò)進(jìn)一步調(diào)整熱處理工藝的溫度、保溫時(shí)間和氧分壓的方法使B1-2223相中的氧含量達(dá)到最佳值，同時(shí)最大程度的減少第二相的存在，提高B1-2223相的含量，凈化晶界，增加晶粒的連接，從而提高帶材的超導(dǎo)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，在此提供一種提高B1-2223相的含量，凈化晶界，促進(jìn)B1-2223晶粒的排列和連接，從而提高帶材的超導(dǎo)性能的方法。為解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中的氧含量，其按照先后順序包括以下步驟:1)把已經(jīng)過(guò)預(yù)處理的前驅(qū)粉壓制成為粉棒，將其裝入純銀管中并密封好形成一個(gè)短坯；2)將短坯經(jīng)過(guò)拉拔后形成具有一定尺寸和橫截面積的單芯超導(dǎo)導(dǎo)線，把單芯導(dǎo)線截成多段并束集在一起，再次裝入銀合金管中并進(jìn)行拉拔，得到多芯超導(dǎo)導(dǎo)線；3)多芯導(dǎo)線再通過(guò)軋機(jī)軋制成為生帶；4)將生帶進(jìn)行發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的常規(guī)熱處理，并伴隨中間變形；5)在步驟4)的常規(guī)熱處理完成之后，再進(jìn)行至少一次的熱處理。熱處理的工藝參數(shù)為溫度、保溫時(shí)間和氧分壓。所述熱處理為一次熱處理、二次熱處理或三次熱處理，一次熱處理的氧分壓范圍為0.5 20%，二次熱處理的氧分壓范圍為0.5 20%，三次熱處理的氧分壓范圍為0.5 20%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)改變熱處理工藝的溫度、保溫時(shí)間和氧分壓三個(gè)參數(shù)，使得B1-2223相中的氧含量達(dá)到了最佳值，近而提高了超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)，同時(shí)最大程度的減少了第二相的存在，提高了 B1-2223相的含量，改善了晶界，促進(jìn)了 B1-2223晶粒的排列和連接，提高了超導(dǎo)帶材的臨界電流(Ic),并改善了磁場(chǎng)性能。Bi系高溫超導(dǎo)帶材是復(fù)雜的復(fù)合材料體系，帶材中所包含的物相主要分為兩大類:超導(dǎo)相和第二相(非超導(dǎo)相)。超導(dǎo)相又包含三種類型:B1-2201相，具有I個(gè)Cu-O層，其Tc約為20K ；B1-2212相，具有2個(gè)Cu-O層，其Tc約為80K ;Bi_2223相，具有3個(gè)Cu-O層，其Tc約為110K。它 們的Tc都受到其氧含量的影響，可以在較大的范圍內(nèi)變化。B1-2223相是最終帶材中所需要的超導(dǎo)相，它直接影響著帶材的最終性能，因此在熱處理過(guò)程中一定要獲得更高含量的B1-2223相。經(jīng)過(guò)軋制且未進(jìn)行熱處理的帶材一般稱之為生帶。生帶中主要包含B1-2212相以及其他非超導(dǎo)相。為了生成B1-2223相，一般需要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的形變熱處理過(guò)程，熱處理工藝的參數(shù)有溫度、保溫時(shí)間、氧分壓和升降溫速率等。為使B1-2223相中的氧含量達(dá)到最佳值，最主要的是改變熱處理過(guò)程中的氧分壓，同時(shí)還要精確控制其他幾個(gè)工藝參數(shù)，使熱處理過(guò)程中的幾個(gè)參數(shù)相互配合達(dá)到最佳的范圍。在帶材的熱處理過(guò)程中，氧分壓越高，B1-2223相的穩(wěn)定存在區(qū)域的溫度也越高，還會(huì)有大量的第二相包括液相的生成；氧分壓越低，B1-2223相的生成也越緩慢。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在0.5 20%的氧分壓下，B1-2223相的穩(wěn)定區(qū)間最寬，且最適合B1-2223相的生成。對(duì)于Bi系高溫超導(dǎo)帶材，所有第二相都不是希望得到的，但第二相又是超導(dǎo)帶材制備過(guò)程中不可避免存在的雜相，它的含量、類型和形態(tài)分布對(duì)帶材的超導(dǎo)性能有很大的影響，特別是大顆粒的第二相會(huì)降低帶材的性能。因此，在最終熱處理后的帶材中，應(yīng)盡可能地減小第二相的尺寸及含量。在第二相中，CuO相的存在對(duì)帶材超導(dǎo)性能的影響非常大。在目前觀察到的幾種第二相中，CuO粒子的強(qiáng)度最高，在軋制或壓制過(guò)程中不容易碎化，因而CuO粒子的存在會(huì)使隨后的機(jī)加工變形過(guò)程中的B1-2223晶粒的排列變差，甚至使完好的B1-2223晶團(tuán)發(fā)生斷裂，因此必須通過(guò)調(diào)整熱處理工藝來(lái)控制帶材中CuO相的出現(xiàn)。
優(yōu)選的是，在所述一次熱處理工藝中，氧分壓保持不變或改變。氧分壓范圍為0.5 20%。因?yàn)锽i系導(dǎo)線的熱處理需要一定的氧分壓，而氧分壓最低為0.5%才能適合B1-2223晶粒的生長(zhǎng)，但是最聞不能超導(dǎo)20%。在該氧分壓范圍內(nèi)可以使得超導(dǎo)芯內(nèi)部有液相生成，并且適合于BSCC0-2212或BSCC0-2223晶粒的進(jìn)一步生長(zhǎng)，從而有利于部分孔隙和裂紋的愈合，同時(shí)能夠防止其它第二相的異常生長(zhǎng)。優(yōu)選的是，在所述一次熱處理工藝中，溫度保持不變或改變。一次熱處理工藝的溫度范圍為400°C 845°C。在該溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理更有利于液相的生成，以及適合BSCC0-2212或BSCC0-2223晶粒的生長(zhǎng)，并且防止其它第二相的異常生長(zhǎng)。優(yōu)選的是，在所述二次熱處理工藝中，兩次熱處理的氧分壓相同或不相同。優(yōu)選的是，在所述二次熱處理工藝中，每一次熱處理的氧分壓保持不變或改變。二次熱處理工藝的氧分壓范圍為0.5 20%。二次熱處理工藝中所選氧分壓范圍的優(yōu)勢(shì)與一次熱處理的相同。優(yōu)選的是，在所述二次熱處理工藝中，兩二次熱處理的溫度相同或不相同。優(yōu)選的是，在所述二次熱處理工藝中，每一次熱處理的溫度保持不變或改變。二次熱處理工藝的溫度范圍為400°C 845°C。二次熱處理工藝中所選溫度范圍的優(yōu)勢(shì)與一次熱處理的相同。優(yōu)選的是，在所述三次熱處理工藝中，三次熱處理的氧分壓相同或至少有一次熱處理的氧分壓與另外兩次熱處理的氧分壓不相同。優(yōu)選的是，在所述三次熱處理工藝中，每一次熱處理的氧分壓保持不變或至少有一次熱處理的氧分 壓改變。三次熱處理工藝的氧分壓范圍為0.5 20%。三次熱處理工藝中所選氧分壓范圍的優(yōu)勢(shì)與一次熱處理和二次熱處理的相同。優(yōu)選的是，在所述三次熱處理工藝中，三次熱處理的溫度相同或至少有一次熱處理的溫度與另外兩次熱處理的溫度不相同。優(yōu)選的是，在所述三次熱處理工藝中，每一次熱處理的溫度保持不變或至少有一次熱處理的溫度改變。三次熱處理工藝的溫度范圍為400°C 845°C。三次熱處理工藝中所選溫度范圍的優(yōu)勢(shì)與一次熱處理和二次熱處理的相同。優(yōu)選的是，所述一次熱處理、二次熱處理和三次熱處理工藝的保溫時(shí)間均為10 IOOOh0因?yàn)楸貢r(shí)間太短，不利于超導(dǎo)芯內(nèi)部孔隙和裂紋的愈合，而保溫時(shí)間太長(zhǎng)，生成的第二相尺寸較大，不利于進(jìn)一步提高導(dǎo)線的導(dǎo)電性能，并且也會(huì)降低生產(chǎn)效率。優(yōu)選的是，經(jīng)過(guò)所述一次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc為IlOK 116K ;經(jīng)過(guò)所述二次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc為IlOK 116K ;經(jīng)過(guò)所述三次熱處理工藝后，B1-2223 相的 Tc 為 IlOK 118K。本發(fā)明通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化熱處理工藝的氧分壓、溫度和保溫時(shí)間三個(gè)參數(shù)，使得B1-2223相的氧含量達(dá)到最佳值，近而提高了 Tc和Ic。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用一次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc明顯提高，1^為1101( 1161(，1(3為12(^ 15(^ ;采用二次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc也有明顯的提高，Tc為IlOK 116K，Ic為125A 155A ;采用三次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc有了進(jìn)一步提高，Tc為IlOK 118K，Ic為130A 160A。優(yōu)選的是，所述氧分壓為一定值的氬氧混合氣。因?yàn)闅鍤馐嵌栊詺怏w，十分穩(wěn)定，不參與任何反應(yīng)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述方法制備的超導(dǎo)導(dǎo)線。將適當(dāng)配比的前驅(qū)粉填充到純銀管內(nèi)，經(jīng)拉拔后形成具有一定尺寸和橫截面積的單芯超導(dǎo)導(dǎo)線，然后將上述單芯超導(dǎo)導(dǎo)線截成多段裝入銀合金管內(nèi)形成多芯結(jié)構(gòu)，再經(jīng)拉拔、軋制成為具有一定寬厚比的生帶材，再將生帶進(jìn)行發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的常規(guī)熱處理，并伴隨中間變形，最后在常規(guī)熱處理完成之后進(jìn)行至少一次的熱處理，即本發(fā)明的一次熱處理、二次熱處理或三次熱處理，所述熱處理的工藝為利用本發(fā)明的熱處理參數(shù)進(jìn)行。采用本發(fā)明制備的超導(dǎo)導(dǎo)線具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)具有較高的Tc; (2)具有較高的Ic ； (3)改善了磁場(chǎng)性能。


下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:圖1為按照本發(fā)明的方法制備的Bi系高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的工藝流程圖；圖2為按照本發(fā)明的完成常規(guī)熱處理后的一次熱處理的一優(yōu)選實(shí)施例的熱處理曲線圖；圖3為按照本發(fā)明的完成常規(guī)熱處理后的二次熱處理的一優(yōu)選實(shí)施例的熱處理曲線圖；圖4為按照本發(fā)明的完成常規(guī)熱處理后的三次熱處理的一優(yōu)選實(shí)施例的熱處理曲線圖。
具體實(shí)施例方式將一定配比的前驅(qū)粉經(jīng)過(guò)預(yù)處理后壓制成為粉棒，將粉棒裝入純銀管內(nèi)并密封好形成一個(gè)短坯；然后將短坯經(jīng)過(guò)多道次拉拔，形成直徑為2.0mm的單芯超導(dǎo)導(dǎo)線，期間經(jīng)過(guò)多次退火以消除拉拔過(guò)程中產(chǎn)生的加工硬化；將上述單芯導(dǎo)線截成多段并束集在一起裝入銀合金管內(nèi)；再經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的拉拔工藝后，得到直徑為1.9_的多芯超導(dǎo)導(dǎo)線，整個(gè)拉拔過(guò)程中需經(jīng)過(guò)多次退火以消除加工硬化；再將多芯導(dǎo)線進(jìn)行軋制形成扁帶材，即生帶，生帶的寬度為4.5mm，厚度為0.35mm ;再將生帶進(jìn)行發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的常規(guī)熱處理，并伴隨中間變形；最后在完成常規(guī)熱處理后，再進(jìn)行至少一次的熱處理。按照本發(fā)明的方法制備的Bi系高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的工藝流程圖如圖1所示。按照本發(fā)明的完成常規(guī)熱處理后的熱處理工藝的具體實(shí)施方式
如下:實(shí)施例一:熱處理工藝:一次熱處理(HTl)，氧分壓為0.5%，溫度為400°C，保溫時(shí)間為500h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為110K，臨界電流(Ic)為127A。實(shí)施例二:熱處理工藝:一次熱處理(HTl)，氧分壓為10%，溫度為455°C，保溫時(shí)間為IOh ；升高溫度到620°C，繼續(xù)保溫120h，氧分壓保持不變。
經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為113K，臨界電流(Ic)為120A。實(shí)施例三:熱處理工藝:一次熱處理(HTl)，溫度為845°C，氧分壓為20%，保溫時(shí)間為250h ；將氧分壓降低到17.5%，繼續(xù)保溫20h，溫度保持不變。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為111.5K，臨界電流(Ic)為 135A。實(shí)施例四:熱處理工藝:一次熱處理(HT1)，溫度為730°C，氧分壓為15.2%，保溫時(shí)間為745h ;將溫度降低到560°C，氧分壓降低到12.3%，繼續(xù)保溫322h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為114.6K，臨界電流(Ic)為 142A。實(shí)施例五:熱處理工藝:一次熱處理(HTl)，溫度為788°C，氧分壓為3.2%，保溫時(shí)間為25h ；將氧分壓升高到19.2%，繼續(xù)保溫lOOOh，溫度保持不變。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為116K，臨界電流(Ic)為150A。實(shí)施例六:熱處理工藝:一次熱處理(HT1)，溫度為670°C，氧分壓為7.2%，保溫時(shí)間為882h ；將溫度升高到810°C，氧分壓升高到11.4%，繼續(xù)保溫615h。按照本實(shí)施例的完成常規(guī)熱處理后的一次熱處理的曲線如圖2所示。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為115K，臨界電流(Ic)為149A。實(shí)施例七:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為0.5%，溫度為400°C，保溫時(shí)間為IOOOh;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為7.5%，溫度為565°C，保溫時(shí)間為500h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為110K，臨界電流(Ic)為140A。實(shí)施例八:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為20%，溫度為845°C，保溫時(shí)間為1Oh ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為15%，溫度為730°C，保溫時(shí)間為250h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為116K，臨界電流(Ic)為147A。實(shí)施例九:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為2.5%，溫度為455°C，保溫時(shí)間為750h ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為12.5%，溫度為675°C，保溫時(shí)間為120h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為113K，臨界電流(Ic)為125A。實(shí)施例十:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為17.5%，溫度為785°C，保溫時(shí)間為325h ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為17.5%，溫度為785°C，保溫時(shí)間為625h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為115K，臨界電流(Ic)為155A。實(shí)施例十一:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為5.0%，溫度為510°C，保溫時(shí)間為875h ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為10%，溫度為620°C，保溫時(shí)間為100h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為114K，臨界電流(Ic)為150A。實(shí)施例十二:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為2.0%，溫度為420°C，保溫時(shí)間為200h，然后氧分壓升高到7.0%，溫度升高到550°C，繼續(xù)保溫550小時(shí)；第二次熱處理(HT2)的氧分壓為8.0%，溫度為580°C，保溫時(shí)間為180h，然后氧分壓升高到11%，溫度升高到650°C，繼續(xù)保溫105小時(shí)。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為115K，臨界電流(Ic)為145A。實(shí)施例十三:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為18%，溫度為800°C，保溫時(shí)間為305h，然后氧分壓降低到15.5 %，溫度降低到740°C，繼續(xù)保溫450小時(shí) ’第二次熱處理(HT2)的氧分壓為8.5%，溫度為590°C，保溫時(shí)間為600h，然后氧分壓升高到
9.5%，溫度升高到610°C，繼續(xù)保溫110小時(shí)。按照本實(shí)施例的完成常規(guī)熱處理后的二次熱處理的曲線如圖3所示。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為112K，臨界電流(Ic)為137A。實(shí)施例十四:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的溫度為500°C，氧分壓為2.5%，保溫200h，然后氧分壓升高到5.5%，繼續(xù)保溫130小時(shí)；第二次熱處理(HT2)的溫度為600°C，氧分壓為8.5%，保溫170h，然后氧分壓升高到10.5%，繼續(xù)保溫210小時(shí)。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為112K，臨界電流(Ic)為135A。實(shí)施例十五:熱處理工藝:二次熱處理，第一次熱處理(HTl)的溫度為750°C，氧分壓為17.5%，保溫700h，然后氧分壓降低到15%，繼續(xù)保溫330小時(shí)；第二次熱處理(HT2)的溫度為700°C，氧分壓為15.5%，保溫160h，然后氧分壓降低到12%，繼續(xù)保溫420小時(shí)。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為114K，臨界電流(Ic)為155A。
實(shí)施例十六:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為0.5%，溫度為400°C，保溫時(shí)間為500h ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為0.5%，溫度為400°C，保溫時(shí)間為400h ；第三次熱處理(HT3)的氧分壓為0.5%，溫度為400°C，保溫時(shí)間為600h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為110K，臨界電流(Ic)為137A。實(shí)施例十七:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為2.5%，溫度為455°C，保溫時(shí)間為IOOOh ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為5%，溫度為510°C，保溫時(shí)間為875h ；第三次熱處理(HT3)的氧分壓為5%，溫度為510°C，保溫時(shí)間為750h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為114K，臨界電流(Ic)為145A。實(shí)施例十八:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為7.5%，溫度為565°C，保溫時(shí)間為325h ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為10%，溫度為620°C，保溫時(shí)間為625h ；第三次熱處理(HT3)的氧分壓為12.5%，溫度為675°C，保溫時(shí)間為250h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為118K，臨界電流(Ic)為132A。實(shí)施例十九:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為17.5%，溫度為785°C，保溫時(shí)間為IOh ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為15%，溫度為730°C，保溫時(shí)間為50h ;第三次熱處理(HT3)的氧分壓為20%，溫度為845°C，保溫時(shí)間為20h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為116K，臨界電流(Ic)為150A。實(shí)施例二十:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為9.5%，溫度為605°C，保溫時(shí)間為400h ;第二次熱處理(HT2)的氧分壓為8.5%，溫度為590°C，保溫時(shí)間為IOOh ；第三次熱處理(HT3)的氧分壓為7%，溫度為545°C，保溫時(shí)間為900h。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為112K，臨界電流(Ic)為130A。實(shí)施例二i ^一:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為0.5%，溫度為400°C，保溫時(shí)間為20h，然后氧分壓升高到2.0%，溫度升高到430°C，繼續(xù)保溫50小時(shí)；第二次熱處理(HT2)的氧分壓為5.5%，溫度為550°C，保溫時(shí)間為80h，然后氧分壓降低到3.0%，溫度降低到480°C，繼續(xù)保溫10小時(shí)；第三次熱處理(HT3)的氧分壓為9.5%，溫度為605°C，保溫時(shí)間為100h，然后氧分壓升高到11%，溫度升高到650°C，繼續(xù)保溫200小時(shí)。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為115K，臨界電流(Ic)為152A。實(shí)施例二十二:
熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的氧分壓為19.5%，溫度為840°C，保溫時(shí)間為200h，然后氧分壓降低到17%，溫度降低到770°C，繼續(xù)保溫500小時(shí)；第二次熱處理(HT2)的氧分壓為12%，溫度為680°C，保溫時(shí)間為800h，然后氧分壓升高到14%，溫度升高到720°C，繼續(xù)保溫100小時(shí)；第三次熱處理(HT3)的氧分壓為9.5%，溫度為6050C，保溫時(shí)間為50h，然后氧分壓升高到11 %，溫度升高到650°C，繼續(xù)保溫200小時(shí)。按照本實(shí)施例的完成常規(guī)熱處理后的三次熱處理的曲線如圖4所示。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為117K，臨界電流(Ic)為160A。實(shí)施例二十三:熱處理工藝:三次熱處理，第一次熱處理(HTl)的溫度為420°C，氧分壓為0.5%，保溫100h，然后氧分壓升高到3.0%，繼續(xù)保溫150小時(shí)；第二次熱處理(HT2)的溫度為600°C，氧分壓為9.5%，保溫180h，然后氧分壓升高到11.5%，繼續(xù)保溫220小時(shí)；第三次熱處理(HT3)的溫度為500°C，氧分壓為5.5%，保溫30h，然后氧分壓降低到3.5%，繼續(xù)保溫170小時(shí)。經(jīng)過(guò)上述熱處理過(guò)程后，超導(dǎo)帶材的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)為118K，臨界電流(Ic)為158A。本領(lǐng)域技術(shù)人員 不難理解，本發(fā)明的提高高溫超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法及使用這種方法制備的超導(dǎo)導(dǎo)線包括上述本發(fā)明的說(shuō)明書的發(fā)明內(nèi)容和具體實(shí)施方式
部分以及附圖所示出的各部分的任意組合，雖然限于篇幅并為使說(shuō)明書簡(jiǎn)明而沒(méi)有將這些組合構(gòu)成的各方案描述。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其按照先后順序包括以下步驟: 1)把已經(jīng)過(guò)預(yù)處理的前驅(qū)粉壓制成為粉棒，將其裝入純銀管中并密封好形成一個(gè)短坯； 2)將短坯經(jīng)過(guò)拉拔后形成具有一定尺寸和橫截面積的單芯超導(dǎo)導(dǎo)線，把單芯導(dǎo)線截成多段并束集在一起，再次裝入銀合金管中并進(jìn)行拉拔，得到多芯超導(dǎo)導(dǎo)線； 3)多芯導(dǎo)線再通過(guò)軋機(jī)軋制成為生帶； 4)將生帶進(jìn)行發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的常規(guī)熱處理，并伴隨中間變形； 5)在步驟4)的常規(guī)熱處理完成之后，再進(jìn)行至少一次的熱處理； 所述熱處理的工藝參數(shù)為溫度、保溫時(shí)間和氧分壓，其特征在于:所述熱處理為一次熱處理、二次熱處理或三次熱處理；所述一次熱處理的氧分壓范圍為0.5 20%;所述二次熱處理的氧分壓范圍為0.5 20% ;所述三次熱處理的氧分壓范圍為0.5 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述一次熱處理工藝中，氧分壓保持不變或改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述一次熱處理工藝中，溫度保持不變或改變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次熱處理工藝中，兩次熱處理的氧分壓相同或不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次熱處理工藝中，每一次熱處理的氧分壓保持不變或改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次熱處理工藝中，兩次熱處理的溫度相同或不相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述二次熱處理工藝中，每一次熱處理的溫度保持不變或改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述三次熱處理工藝中，三次熱處理的氧分壓相同或至少有一次熱處理的氧分壓與另外兩次熱處理的氧分壓不相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述三次熱處理工藝中，每一次熱處理的氧分壓保持不變或至少有一次熱處理的氧分壓改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述三次熱處理工藝中，三次熱處理的溫度相同或至少有一次熱處理的溫度與另外兩次熱處理的溫度不相同。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或10所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:在所述三次熱處理工藝中，每一次熱處理的溫度保持不變或至少有一次熱處理的溫度改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:所述一次熱處理的溫度為400°C 845°C、保溫時(shí)間為10 1000h。
13.根據(jù)權(quán)利要求4 7中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:所述二次熱處理的溫度為400°C 845°C、保溫時(shí)間為10 1000h。
14.根據(jù)權(quán)利要求8 11中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:所述三次熱處理的溫度為400°C 845°C、保溫時(shí)間為10 1000h。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:經(jīng)過(guò)所述一次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc為IlOK 116K。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:經(jīng)過(guò)所述二次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc為IlOK 116K。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:經(jīng)過(guò)所述三次熱處理工藝后，B1-2223相的Tc為IlOK 118K。
18.根據(jù)權(quán)利要求1 17中任一項(xiàng)所述的優(yōu)化超導(dǎo)帶材B1-2223相中氧含量的方法，其特征在于:所述氧分壓為一定值的氬氧混合氣。
19.一種超導(dǎo)導(dǎo)線，其特征在于:超導(dǎo)導(dǎo)線為采用權(quán)利要求1 18中任何一種方法制備。 ·
全文摘要
本發(fā)明涉及一種優(yōu)化超導(dǎo)帶材Bi-2223相中氧含量的方法及使用這種方法制備的超導(dǎo)導(dǎo)線。所述方法包括將前驅(qū)粉壓制成粉棒并裝入純銀管中形成短坯；將短坯拉拔成為單芯導(dǎo)線并截成多段裝入銀合金管中，再次拉拔得到多芯導(dǎo)線；多芯導(dǎo)線軋制成生帶；將生帶進(jìn)行發(fā)生超導(dǎo)轉(zhuǎn)變的常規(guī)熱處理，并伴隨中間變形；完成常規(guī)熱處理之后，再進(jìn)行至少一次的熱處理。所述熱處理為一次熱處理、二次熱處理或三次熱處理；氧分壓范圍均為0.5～20％。Tc提高到118K，Ic提高到160A。通過(guò)本發(fā)明的創(chuàng)新，使得Bi-2223相中的氧含量達(dá)到了最佳值，近而提高了Tc和Ic，同時(shí)最大程度的減少了第二相的存在，提高了Bi-2223相的含量，凈化晶界，促進(jìn)了Bi-2223晶粒的排列和連接，改善了磁場(chǎng)性能。
文檔編號(hào)H01B12/00GK103173705SQ20131003844
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者宋秀華, 孫海波 申請(qǐng)人:北京英納超導(dǎo)技術(shù)有限公司