理時(shí)間，降低連接加工的成本。基于該類超導(dǎo)導(dǎo)線內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該方法對需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的金屬基底和超導(dǎo)層進(jìn)行分別連接，使金屬基底的連接具有保障超導(dǎo)導(dǎo)線機(jī)械性能的能力，使超導(dǎo)層的連接具有保障超導(dǎo)電流傳導(dǎo)的能力。同時(shí)，利用該類超導(dǎo)導(dǎo)線可劈裂的特性，通過劈裂去除超導(dǎo)導(dǎo)線的金屬基底和過渡層，將剩余的超導(dǎo)層和銀穩(wěn)定層部分作為超導(dǎo)連接體，從而可以在后續(xù)的充氧熱處理中，使氧擴(kuò)散主要發(fā)生在超導(dǎo)層厚度方向，有利于縮短充氧熱處理所需的時(shí)間。相對于現(xiàn)有的超導(dǎo)導(dǎo)線超導(dǎo)連接方法，本發(fā)明對機(jī)械連接和超導(dǎo)連接進(jìn)行分別處理，有效利用到該類超導(dǎo)導(dǎo)線本身具有功能分工的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分別保證超導(dǎo)導(dǎo)線的機(jī)械性能和超導(dǎo)性能；同時(shí)，本發(fā)明利用了該類超導(dǎo)導(dǎo)線可劈裂的特性，借此獲得易于充氧的超導(dǎo)連接體來實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)導(dǎo)線之間的有利連接，降低充氧難度，縮短熱處理時(shí)間，降低連接加工的成本。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中對一根稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)導(dǎo)線進(jìn)行劈裂處理得到超導(dǎo)連接體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中對需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線進(jìn)行放置時(shí)的位置關(guān)系、以及激光焊接位置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中超導(dǎo)連接體與需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的位置關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二中超導(dǎo)連接體、哈氏合金片與需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的位置關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明實(shí)施例三中超導(dǎo)連接體、焊料與需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的位置關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下對本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0041]參閱圖1至圖3，在一種實(shí)施例中，一種實(shí)現(xiàn)稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)導(dǎo)線之間超導(dǎo)連接的方法，包括以下步驟:
[0042]a)對一根超導(dǎo)導(dǎo)線進(jìn)行劈裂處理，使之沿著過渡層與超導(dǎo)層之間的界面裂開，將包括超導(dǎo)層和銀穩(wěn)定層的部分作為超導(dǎo)連接體；
[0043]b)對需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的端部進(jìn)行銀層去除處理以露出超導(dǎo)層表面；
[0044]c)將經(jīng)步驟b)處理的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的端部相鄰放置，焊接兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的金屬基底以實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接；
[0045]d)在經(jīng)步驟c)處理的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層上覆蓋超導(dǎo)連接體，將超導(dǎo)連接體的劈裂面覆蓋在需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層上；
[0046]e)在適當(dāng)?shù)牡脱醴謮簹夥障逻M(jìn)行成相熱處理，使超導(dǎo)連接體與超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層的界面處生成缺氧態(tài)的稀土鋇銅氧相；
[0047]f)在適當(dāng)?shù)母哐醴謮簹夥障逻M(jìn)行充氧熱處理，使稀土鋇銅氧相具備超導(dǎo)性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)連接體與超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層之間超導(dǎo)連接。
[0048]根據(jù)該實(shí)施例，本發(fā)明對需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的端部進(jìn)行銀層去除處理以露出超導(dǎo)層表面，將兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的端部相鄰放置，焊接金屬基底實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接，然后在超導(dǎo)層上覆蓋超導(dǎo)連接體并進(jìn)行固定，通過低氧分壓下的機(jī)械加壓熱處理使連接體與超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層的界面處形成缺氧態(tài)的稀土鋇銅氧相，再進(jìn)行高氧分壓下的充氧熱處理使稀土鋇銅氧相具備超導(dǎo)性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)連接。
[0049]在另一種實(shí)施例中，也可以跳過步驟c)中的機(jī)械連接處理，而是在步驟f)完成后，使用一段哈氏合金或不銹鋼片，將其焊接在兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的金屬基底連接處的表面以實(shí)現(xiàn)兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的機(jī)械連接。
[0050]藉此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)導(dǎo)線之間連接的新方法，其利用超導(dǎo)導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的功能分工，分別對超導(dǎo)層和金屬基底進(jìn)行連接，使超導(dǎo)層的連接具有保障超導(dǎo)電流傳導(dǎo)的能力，使金屬基底的連接具有保障超導(dǎo)導(dǎo)線機(jī)械性能的能力。
[0051]超導(dǎo)連接體的加工方式是本發(fā)明實(shí)施例的另一優(yōu)勢。為了使超導(dǎo)導(dǎo)線在連接之后能夠具備與初始超導(dǎo)導(dǎo)線相當(dāng)?shù)某瑢?dǎo)性能，而且使連接加工過程簡單易行，選擇合適的超導(dǎo)連接體非常重要，其技術(shù)要求包括易于充氧、體積小、載流能力強(qiáng)等特點(diǎn)。稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的基本結(jié)構(gòu)中，超導(dǎo)層和過渡層之間容易出現(xiàn)劈裂脫離的情況，特別是在受熱不均勻時(shí)很容易發(fā)生，這是該類超導(dǎo)導(dǎo)線應(yīng)用中較為常見的一個(gè)問題。但是，本發(fā)明將利用超導(dǎo)導(dǎo)線的這一特點(diǎn)，通過劈裂的方法去除不利于氧擴(kuò)散的金屬基底與過渡層，以剩余的超導(dǎo)層與銀穩(wěn)定層作為超導(dǎo)連接體，氧氣在銀內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)非常高，因此銀穩(wěn)定層內(nèi)的氧擴(kuò)散弛豫時(shí)間相對于超導(dǎo)層內(nèi)的氧擴(kuò)散弛豫時(shí)間可以忽略不計(jì)；此外該超導(dǎo)連接體厚度很小，而且保留了超導(dǎo)導(dǎo)線的載流能力，因此可以很好地滿足前述的技術(shù)要求。
[0052]氧氣在稀土鋇銅氧超導(dǎo)層中的擴(kuò)散過程具有顯著的各向異性，其中表面方向(即a-b面內(nèi)方向)的擴(kuò)散系數(shù)比厚度方向(即晶體結(jié)構(gòu)的c軸方向)大10000倍以上。典型的超導(dǎo)導(dǎo)線中，超導(dǎo)層的厚度為1微米，寬度為4毫米。由于氧擴(kuò)散的弛豫時(shí)間大致與擴(kuò)散方向的材料尺度的平方成正比，與擴(kuò)散系數(shù)成反比，因此充氧熱處理中，本發(fā)明的氧擴(kuò)散主要發(fā)生在厚度方向。相比于氧擴(kuò)散主要發(fā)生在表面方向的現(xiàn)有技術(shù)方案，充氧熱處理時(shí)間可以明顯縮短。
[0053]因此，本發(fā)明實(shí)施例的超導(dǎo)導(dǎo)線連接方法中，將兩根超導(dǎo)導(dǎo)線中的金屬基底和超導(dǎo)層分別進(jìn)行連接，發(fā)揮了該類超導(dǎo)導(dǎo)線內(nèi)部各部分具有功能分工的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分別保證超導(dǎo)導(dǎo)線的機(jī)械性能和超導(dǎo)性能。而且，本發(fā)明實(shí)施例利用了該類超導(dǎo)導(dǎo)線可劈裂的特性，可以獲得易于充氧的超導(dǎo)連接體，也有利于加快充氧熱處理過程，不需要使用激光打孔技術(shù)。因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方法具備明顯的性能分工優(yōu)勢和加工成本優(yōu)勢。
[0054]在一些實(shí)施例中，步驟d)中使超導(dǎo)連接體的劈裂面和需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層直接接觸，并進(jìn)行固定。
[0055]在更優(yōu)選的實(shí)施例中，在超導(dǎo)連接體的劈裂面和兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層之間放置可在熱處理過程中生成稀土鋇銅氧相的焊料，之后再固定，更優(yōu)選地，所述焊料發(fā)生反應(yīng)的熱處理溫度低于所述超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層的熔點(diǎn)。
[0056]在一些實(shí)施例中，所用焊料為稀土鋇銅氧粉末，優(yōu)選還加入作為助劑的銀粉，更優(yōu)選地，銀粉占粉末焊料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為0.1%?20%。
[0057]在另一些實(shí)施例中，所用焊料為包括稀土元素氧化物粉末、氧化鋇或碳酸鋇粉末、氧化銅粉末的混合物，優(yōu)選地，粉末焊料為包括氧化釔粉末、碳酸鋇或氧化鋇粉末、氧化銅粉末與作為助劑的Κ0Η粉末的混合物，更優(yōu)選地，粉末焊料中釔、鋇、銅三種元素的物質(zhì)的量之比為1:2:3，K0H粉末的質(zhì)量占粉末焊料質(zhì)量分?jǐn)?shù)可為5%?50%。
[0058]參閱圖3至圖5，在另一種實(shí)施例中，一種實(shí)現(xiàn)稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)連接的連接結(jié)構(gòu)，包括端部相鄰放置的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線和連接所述兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)連接體；所述兩根超導(dǎo)導(dǎo)線端部的銀層經(jīng)去除而露出超導(dǎo)層表面；所述超導(dǎo)連接體是由一根超導(dǎo)導(dǎo)線進(jìn)行劈裂處理，沿著過渡層與超導(dǎo)層之間的界面裂開而得到的具有超導(dǎo)層和銀穩(wěn)定層的部分，所述超導(dǎo)連接體的劈裂面覆蓋在所述兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的超導(dǎo)層上并相結(jié)合，且在結(jié)合界面處生成有具備超導(dǎo)性質(zhì)的稀土鋇銅氧相；所述兩根超導(dǎo)導(dǎo)線端部的金屬基底直接焊接或者通過焊接在所述兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的金屬基底連接處的表面的機(jī)械連接體而實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接。
[0059]以下通過更具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0060]實(shí)施例一
[0061]本實(shí)施例將結(jié)合圖1至圖3進(jìn)行描述，一種實(shí)現(xiàn)稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)導(dǎo)線之間超導(dǎo)連接的方法包括以下幾個(gè)步驟:
[0062]S1:對一根超導(dǎo)導(dǎo)線進(jìn)行劈裂處理，使之沿著過渡層與超導(dǎo)層之間的界面裂開，將包括超導(dǎo)層和銀穩(wěn)定層的部分作為超導(dǎo)連接體；
[0063]S2:對需要連接的兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的端部進(jìn)行銀層腐蝕處理以露出超導(dǎo)層表面；
[0064]S3:將兩根超導(dǎo)導(dǎo)線的端部相鄰放置，焊接金屬基底實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接；
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