本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)復(fù)合線材領(lǐng)域，具體涉及一種高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法及復(fù)合線材。

背景技術(shù)：

1、隨著高溫超導(dǎo)材料技術(shù)的發(fā)展，以rebco為代表的第二代高溫超導(dǎo)帶已經(jīng)完全達(dá)到實(shí)用化水平，可廣泛應(yīng)用于電力電工、磁約束聚變堆、科研裝置、磁共振成像、大型電機(jī)、磁懸浮等領(lǐng)域。高溫超導(dǎo)材料擁有遠(yuǎn)高于低溫超導(dǎo)的運(yùn)行溫度和和臨界磁場(chǎng)，強(qiáng)磁場(chǎng)下rebco高溫超導(dǎo)帶需要承受巨大的電磁應(yīng)力，而rebco高溫超導(dǎo)帶巨大的寬厚比及超導(dǎo)層與基體結(jié)合強(qiáng)度不足導(dǎo)致其機(jī)械性能不足。單根帶材的載流能力有限，需要將多條帶材并聯(lián)，才能滿足大電流應(yīng)用需求。因此，將rebco高溫超導(dǎo)帶封裝成具有高強(qiáng)度、大載流能力的線纜是其廣泛應(yīng)用的必要條件。

2、同時(shí)，rebco高溫超導(dǎo)帶的超導(dǎo)本體是陶瓷，在0.5％左右應(yīng)變、長(zhǎng)時(shí)間處于200℃以上高溫下將出現(xiàn)不可逆損壞而失去超導(dǎo)電性?，F(xiàn)有的封裝方法，如釬焊、激光焊、真空浸漬、擠壓等，均無法將rebco高溫超導(dǎo)帶制備成低孔隙率、高強(qiáng)度的復(fù)合線材，并在制備過程中不造成明顯的超導(dǎo)電性衰退，難以滿足實(shí)際工程需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)難以同時(shí)制得低載流衰退、低孔隙率、高強(qiáng)度的高溫超導(dǎo)線纜，目的在于提供一種高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法及復(fù)合線材，解決了上述的問題。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、穿管：包覆有填充料的芯線穿入管套中并獲得裝配體；

4、真空密封：清洗氣吹洗管套內(nèi)部，管套前端密封后抽真空，真空達(dá)標(biāo)后管套后端密封；

5、加熱振動(dòng)：裝配體沿成形加工線移動(dòng)至加熱箱，加熱并振動(dòng)，填充料熔化為液態(tài)并脫落堆積至拉拔模具前端；

6、傾斜過模：裝配體傾斜通過拉拔模具，芯線外周涂覆液態(tài)的填充料，管套縮徑；

7、急冷：裝配體通過冷卻箱并被冷卻，液態(tài)的填充料固化并連接芯線和管套，獲得復(fù)合線材；

8、卷拉：通過卷拉器施加拉拔縮徑力并收卷復(fù)合線材。

9、在一種可能的設(shè)計(jì)中，芯線上包覆有填充料，成形加工線包括依次設(shè)置的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)、加熱箱、拉拔模具、冷卻箱和卷拉器。

10、在一種可能的設(shè)計(jì)中，步驟真空密封包括以下步驟：

11、從裝配體的一端向裝配體內(nèi)吹入清洗氣，直至裝配體另一端出氣氧氣含量低于0.1％；

12、擠壓管套前端3-5cm并涂覆真空密封脂，從裝配體的前端對(duì)裝配體抽真空，當(dāng)真空度低于500pa，擠壓管套后端3-5cm并涂覆真空密封脂，以密封裝配體。

13、在一種可能的設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)用于安裝并輸送裝配體，以使裝配體沿成形加工線移動(dòng)，且管套的一端連接卷拉器并被卷拉器拉動(dòng)，以使芯線和管套具有速度差；

14、在一種可能的設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)采用選用多組限位導(dǎo)輪，或，多組限位導(dǎo)輪與分布式振動(dòng)臺(tái)的組合。

15、芯線的移動(dòng)速度等于拉拔模具的熱拔速度，且芯線的移動(dòng)速度大于管套的移動(dòng)速度，管套的移動(dòng)速度為5-50mm/s。

16、在一種可能的設(shè)計(jì)中，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)選用多組限位導(dǎo)輪。

17、在一種可能的設(shè)計(jì)中，加熱箱的加熱區(qū)長(zhǎng)度為裝配體長(zhǎng)度的2％-3％，加熱箱加熱芯線同一位置的最長(zhǎng)加熱時(shí)間不高于10分鐘。

18、在一種可能的設(shè)計(jì)中，加熱箱上設(shè)有振動(dòng)模塊，或，設(shè)有臨近加熱箱的振動(dòng)器。

19、在一種可能的設(shè)計(jì)中，拉拔模具與水平線的夾角為5°-90°；

20、芯線與管套之間留有間隙，該間隙在拉拔模具的進(jìn)口的上方形成用于堆積液態(tài)的填充料的液態(tài)區(qū)，相應(yīng)地，加熱箱的加熱區(qū)位于液態(tài)區(qū)上方；

21、拉拔模具預(yù)熱：步驟裝配體進(jìn)給實(shí)施前，預(yù)熱拉拔模具，且拉拔模具的溫度高于填充料熔點(diǎn)的10-20℃；步驟裝配體進(jìn)給實(shí)施后，拉拔模具停止加熱并通過冷卻箱散熱。

22、在一種可能的設(shè)計(jì)中，冷卻箱的冷卻口朝向拉拔模具的出口，且當(dāng)冷卻箱選用風(fēng)刀時(shí)，風(fēng)刀的風(fēng)速為10-50m/s，冷卻長(zhǎng)度為2-5cm。

23、第二方面，本發(fā)明提供了一種復(fù)合線材，通過所述高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法而制成。

24、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

25、通過真空、局部加熱振動(dòng)、傾斜熱拔和急冷技術(shù)，使得管套縮徑的同時(shí)內(nèi)部釬料處于液態(tài)，極大的縮短了加熱時(shí)間、避免了成形過程中對(duì)高溫超導(dǎo)帶造成過大擠壓應(yīng)力，極大的降低了成形過程中高溫和應(yīng)力應(yīng)變可能造成的超導(dǎo)電性衰退。同時(shí)，振動(dòng)、傾斜過模和急冷工藝，在重力和快速風(fēng)冷下形成連鑄效果，可降低甚至消除現(xiàn)有技術(shù)中存在填充料空隙的問題，低孔隙率有助于提高線纜的強(qiáng)度?；诖?，所述復(fù)合線材比現(xiàn)有技術(shù)所制備的線纜具有更高的機(jī)械性能和電磁綜合性能。

技術(shù)特征：

1.一種高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，芯線(1)上包覆有填充料(3)，成形加工線包括依次設(shè)置的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(4)、加熱箱(5)、拉拔模具(6)、冷卻箱(7)和卷拉器(8)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，步驟真空密封包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(4)用于安裝并輸送裝配體，以使裝配體沿成形加工線移動(dòng)，且管套(2)的一端連接卷拉器(8)并被卷拉器(8)拉動(dòng)，以使芯線(1)和管套(2)具有速度差；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(4)選用多組限位導(dǎo)輪，或，多組限位導(dǎo)輪與分布式振動(dòng)臺(tái)的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，加熱箱(5)的加熱區(qū)長(zhǎng)度為裝配體長(zhǎng)度的2％-3％，加熱箱(5)加熱芯線(1)同一位置的最長(zhǎng)加熱時(shí)間不高于10分鐘。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，加熱箱(5)上設(shè)有振動(dòng)模塊，或，設(shè)有臨近加熱箱(5)的振動(dòng)器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，拉拔模具(6)與水平線的夾角為5°-90°；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法，其特征在于，冷卻箱(7)的冷卻口朝向拉拔模具(6)的出口，且當(dāng)冷卻箱(7)選用風(fēng)刀時(shí)，風(fēng)刀的風(fēng)速為10-50m/s。

10.一種復(fù)合線材，其特征在于，通過權(quán)利要求1-9中任一所述高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法而制成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法及復(fù)合線材，所述高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法包括以下步驟：穿管；真空密封；加熱振動(dòng)；傾斜過模；急冷；卷拉。所述復(fù)合線材通過所述高溫超導(dǎo)復(fù)合線材成形方法而制成。通過真空、局部加熱振動(dòng)、傾斜熱拔和急冷技術(shù)，使得管套縮徑的同時(shí)內(nèi)部釬料處于液態(tài)，極大的縮短了加熱時(shí)間、避免了成形過程中對(duì)高溫超導(dǎo)帶造成過大擠壓應(yīng)力，極大的降低了成形過程中高溫和應(yīng)力應(yīng)變可能造成的超導(dǎo)電性衰退。振動(dòng)、傾斜過模和急冷工藝，在重力和快速風(fēng)冷下形成連鑄效果，可降低甚至消除現(xiàn)有技術(shù)中存在填充料空隙的問題，低孔隙率有助于提高線纜的強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：左佳欣,李鵬遠(yuǎn),鄭國(guó)堯,胡新波,鄧華林,閆騰飛,孫林煜,賴小強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：核工業(yè)西南物理研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2