CN1490825A - 一种铋系高温超导带材及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种铋系高温超导带材及其制作方法，其特征在于它是采用依次采用银、Ag－Mn－Ni合金管材作包套材料制作的多芯复合带材，其作包套材料的Ag－Mn－Ni合金管材的重量百分比组成为2％－5％Mn、0.02％－0.05％Ni，余量为Ag和不可避免的杂质。采用PIT工艺依次将银管及制备的Ag—Mn—Ni合金管材与Bi－2223复合包套后，制成多芯复合带材。采用此合金管材所制备的Bi－2223/Ag复合超导带材，其临界电流Ic＝100－120A，屈服强度σ_0.2＝105－140MPa，临界应变达0.6％－0.7％，其机械性能比Bi－2223/Ag复合超导带材提高两倍以上，增加了此类超导材料的实用性。

Description

一种铋系高温超导带材及其制作方法

技术领域

一种铋系高温超导带材及其制作方法，涉及一种铋系Bi-2223高温超导带材，特别是采用银合金管材包套改善铋系高温超导带材机械性能的方法。

背景技术

自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。经过几十年的发展，人们在Bi-2223/Ag带材的超导性能及带材长度上都有很大的突破，其Jc最高可达70000A/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带材的机械性能尚不能满足实用的要求。从化学角度出发纯银是最理想的Bi系超导体的包套材料，因为它在高温长时间的热处理中不与这种陶瓷氧化物超导体发生反应，同时又有良好的氧渗透性，可以保证超导相形成过程中的气体交换。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，σ_0.2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。目前采用的银合金主要有Ag-Mg-Ni，Ag-Mg-Sb，Ag-Mn，Ag-Cu，Ag-Au-Al，Ag-Pd等等。在这些合金中，除了贵金属合金昂贵不宜大量采用外，大多数的合金虽然能提高Bi-2223/Ag复合超导带材的机械性能，但对超导性能都有一定的负面影响，使Bi-2223/Ag复合超导带材的临界电流密度(Jc)下降约10％左右。

发明内容

本发明中的目的就是针对上述已有技术在铋系高温超导带材生产的存在的问题，提供一种能有效提高超导带材机械性、屈服强度及超导监界电流密度的一种铋系高温超导带材及其制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铋系高温超导带材，其特征在于是它采用依次采用银、Ag-Mn-Ni合金管材作包套材料包覆Bi-223超导体制作的多芯复合带材，其作包套材料的Ag-Mn-Ni合金管材的重量百分比组成为2％-5％Mn、0.2％-0.5％Ni，余量为Ag和不可避免的杂质。

一种铋系高温超导带材的制作方法，其特征在于制作过程为包括：

a.采用纯度≥99.95％的Ag、Mn、Ni为原料，Ag、Ni按名义成分配料，Mn以多于名义成分中的0.5％-1.0％配料，经常规的真空熔炼制成铸锭、表面扒皮、钻孔、开坯挤压、轧制成合金管材，其工艺条件为真空退火温度采用600℃-700℃，保温时间1-2h，轧管的道次加工率10％，退火间的总加工率为60％。

b.采用PIT工艺依次将银管及制备的AgMnNi合金管材与Bi-2223复合包套后，制成多芯复合带材。

采用本发明的一种铋系高温超导带材生产用的银合金管材制备的Bi-2223/Ag/AgMnNi复合超导带材，机械性能得到了很大提高，其屈服强度增大两倍以上，而且超导监界电流密度可提高10％-20％。采用PIT工艺，制备出Bi-2223/Ag/AgMnNi多芯复合超导带材，提高其屈服强度σ_0.2＝110-140MPa和临界应变值ε_0.8＝0.6％-0.7％。此外，对其超导性能无负面影响。

具体实施方案

一种铋系高温超导带材，它采用依次采用银、Ag-Mn-Ni合金管材作包套材料包覆Bi-223超导体制作的多芯复合带材，其作包套材料的Ag-Mn-Ni合金管材的重量百分比组成为2％-5％Mn、0.2％-0.5％Ni，余量为Ag和不可避免的杂质。其管材的规格为Φ10-25mm。一种铋系高温超导带材的制作方法，其特征在于制作过程为包括：a.采用纯度≥99.95％的Ag、Mn、Ni为原料，Ag、Ni按名义成分配料，Mn以多于名义成分中的0.5％-1.0％配料，经常规的真空熔炼制成铸锭、表面扒皮、钻孔、开坯挤压、轧制成合金管材，其工艺条件为真空退火温度采用600℃-700℃，保温时间1-2h，轧管的道次加工率10％，退火间的总加工率为60％。b.采用PIT工艺依次将银管及制备的AgMnNi合金管材与Bi-2223复合包套后，制成多芯复合带材。在真空熔炼中制出合格的直径为65-80mm的铸锭，钻孔孔径为20mm，开坯挤压后，轧制成一定尺寸的管材，管材直径为10-25mm，壁厚为1-3mm。由于Mn易挥发、易氧化，熔炼时易损失，因此Mn以多于名义成分中的0.5％-1.0％配料，采用真空熔炼炉制备圆柱形铸锭，铸锭直径65-80mm，扒皮厚度0.5-2.0mm，钻孔直径尺寸20mm，挤压后尺寸(外径×内径)Φ30×20，真空退火温度采用600-700℃，保温时间1-2h，轧管的道次加工率10％左右，两次退火间的总加工率为60％左右。最后，成品管材的直径为10-25毫米，壁厚为1-2.5毫米。在Bi-2223/Ag超导带材制备中采用此银合金管材做外包套，可使Bi-2223/Ag/AgMnNi复合超导体带的屈服强度提高到σ_0.2Ag＝105-140MPa，临界应变达0.6-0.7％，比原来提高两倍以上。临界电流Ic＝80-120A。

实施例1

原料Ag、Mn、Ni的纯度≥99.95％，按重量配比为2％Mn、0.03％Ni、其余为Ag的比例配料。采用真空熔炼炉铸锭，合金锭成份为Ag：99.77％、Mn：0.2％、Ni：0.03％，挤压圆柱形铸锭为尺寸为(外径×内径)φ30×20，真空退火温度600℃，保温时间2h，再轧管，道次加工率10％，两次退火间的总加工率为60％左右，最后，成品管材的直径为10毫米，壁厚为1毫米。其制成的合金管材的成份为：Ag：99.77％、Mn：0.2％、Ni：0.03％。

将合金管材包套后制成的Bi-2223/Ag/AgMnNi复合超导体带的屈服强度提高到(σ_0.2＝110MPa，临界应变达0.67％，比原来提高两倍以上。临界电流Ic＝80A。

实施例2

原料Ag、Mn、Ni的纯度≥99.95％，按重量配比，为2％Mn、0.03％Ni、其余为Ag。采用真空熔炼炉铸锭，合金锭成份为Ag：99.47％、Mn：0.5％、Ni：0.03％，挤压圆柱形铸锭为尺寸为(外径×内径)φ30×20，真空退火温度650℃，保温时间2h，再轧管，道次加工率10％，两次退火间的总加工率为60％左右，最后，成品管材的直径为21毫米，壁厚为1.5毫米。其制成的合金管材的成份为：Ag：99.47％、Mn：0.5％、Ni：0.03％。

将合金管材包套后，制成的Bi-2223/Ag/AgMnNi复合超导体带的屈服强度提高到σ_0.2＝130MPa，临界应变达0.67％，比原来提高两倍以上。临界电流Ic＝100A。

实施例3

原料Ag、Mn、Ni的纯度≥99.95％，按重量配比，为0.4％Mn、0.03％Ni、其余为Ag。采用真空熔炼炉铸锭，合金锭成份为Ag：99.57％、Mn：0.4％、Ni：0.03％，挤压圆柱形铸锭为尺寸为(外径×内径)φ30×20，真空退火温度645℃，保温时间2h，再轧管，道次加工率10％，两次退火间的总加工率为60％左右，最后，成品管材的直径为21毫米，壁厚为1.5毫米。其制成的合金管材的成份为：Ag：99.47％、Mn：0.5％、Ni：0.03％。

将合金管材包套后，制成的Bi-2223/Ag/AgMnNi复合超导体带的屈服强度提高到σ_0.2＝128MPa，临界应变达0.65％，临界电流Ic＝110A。

实施例4

原料Ag、Mn、Ni的纯度≥99.95％，按重量配比，为0.3％Mn、0.05％Ni、其余为Ag。采用真空熔炼炉铸锭，合金锭成份为Ag：99.65％、Mn：0.3％、Ni：0.05％，挤压圆柱形铸锭为尺寸为(外径×内径)φ30×20，真空退火温度638℃，保温时间2h，再轧管，道次加工率10％，两次退火间的总加工率为60％左右，最后，成品管材的直径为12毫米，壁厚为1.0毫米。其制成的合金管材的成份为：Ag：99.65％、Mn：0.3％、Ni：0.05％。

将合金管材包套后，制成的Bi-2223/Ag/AgMnNi复合超导体带的屈服强度提高到σ_0.2＝121MPa，临界应变达0.62％，临界电流Ic＝108A。

Claims (2)

1.一种铋系高温超导带材，其特征在于是它采用依次采用银、Ag-Mn-Ni合金管材作包套材料包覆Bi-223超导体制作的多芯复合带材，其作包套材料的Ag-Mn-Ni合金管材的重量百分比组成为2％-5％Mn、0.2％-0.5％Ni，余量为Ag和不可避免的杂质。

2.权利要求1所述的一种铋系高温超导带材的制作方法，其特征在于制作过程为包括：

a.采用纯度≥99.95％的Ag、Mn、Ni为原料，Ag、Ni按名义成分配料，Mn以多于名义成分中的0.5％-1.0％配料，经常规的真空熔炼制成铸锭、表面扒皮、钻孔、开坯挤压、轧制成合金管材，其工艺条件为真空退火温度采用600℃-700℃，保温时间1-2h，轧管的道次加工率10％，退火间的总加工率为60％。

b.采用PIT工艺依次将银管及制备的AgMnNi合金管材与Bi-2223复合包套后，制成多芯复合带材。