一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法技术

本发明专利技术提供了一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，包括以下步骤：一、将Bi-2212多芯线/带材置于热处理炉中，然后向热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体以排除炉内空气；二、继续通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，在炉内压力和氧分压恒定的条件下，对Bi-2212多芯线/带材进行部分熔化热处理；三、停止通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，排气后得到Bi-2212超导线/带材。本发明专利技术能够有效抑制Bi-2212多芯线/带材内部气体的膨胀，防止鼓泡或鼓泡带来的缺陷，同时可以提高芯丝密度，能够得到性能高且均匀的Bi-2212超导线/带材。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高温超导材料制备
，具体涉及一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法。
技术介绍
由于Bi2Sr2CaCu2Ox(Bi-2212)线材高温超导体具有优异的低温高磁场载流性能，且是目前唯一可制备成各向同性圆线的实用高温超导材料，上述特性使Bi-2212高温超导体材料成为制备低温高场磁体内插线圈的首选材料。目前粉末装管法(PIT)和熔化法相结合的制备技术是制备高性能Bi-2212线材的主流技术。该技术是将超导前驱粉末装入银管，通过拉拔、组装制备成多芯复合体，再加工到设计的线材尺寸，然后进行部分熔化热处理即可得到较高性能的Bi-2212超导线材。粉末装管法，即将粉末装入到金属管内制成复合体，后对复合体进行加工。但粉末装入银管过程中，粉末表面吸附的气体和粉末间隙气体一同被装入到银管内，经过拉拔加工后，大多数气体被密封在最终的线材内。加热初期，密封在线材内的气体按照盖吕萨克定律膨胀，在包套的约束下气体体积保持不变。升温至芯丝熔化温度时，密封在Bi-2212线材内部的高压气体占有一定的体积，高压气体的存在使部分Bi-2212熔融体被排开，而且由于Bi-2212线材芯丝直径只有20μm，聚集较多气体芯丝的某些位置的Bi-2212熔融体被完全排开，导致该段芯丝完全失超；聚集不太多气体的Bi-2212芯丝形成海绵体状的孔洞结构，导致大多数超导晶粒之间形成大的错配角，严重影响了超导电流在晶间的流通，大幅降低了Bi-2212线材的临界电流。另一方面，升温过程中线材外部环境气体压力保持不变，随温度的增加，线材内外压差逐渐增加，温度达到一定程度，聚集大量气体的芯丝内部产生的压强和外界气体压强差超过包套材料变形的极限，包套就会发生膨胀，导致包套内空间增加，继续升温到芯丝熔化温度，会出现更严重的芯丝被完全排开或形成的Bi-2212密度更低的海绵体结构，导致线材载流性能更低，而且过于严重的气体聚集造成的线材芯丝膨胀过大超过包套材料的蠕变极限，引起线材芯丝出现气孔甚至裂纹，导致线材的出现严重的渗漏，大大影响了线材的使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法。该方法能够有效抑制线材内部气体的膨胀，有效防止了鼓泡或鼓泡带来的缺陷，同时可以提高芯丝密度，能够得到性能高且均匀的Bi-2212超导线/带材。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将Bi-2212多芯线/带材置于热处理炉中，然后向热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体以排除炉内空气；步骤二、向步骤一中已排除空气的热处理炉内继续通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，在炉内压力恒定为20atm～200atm，氧分压恒定为0.5atm～1atm的条件下，将Bi-2212多芯线/带材先升温至880℃～900℃后保温20min～30min，然后降温至810℃～850℃后保温24h～48h，之后随炉冷却至25℃室温；步骤三、停止向步骤二中冷却后的热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，然后将热处理炉内的氧氮混合气体或氧氩混合气体排出直至炉内压力降为常压，得到Bi-2212超导线/带材。上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤一中所述Bi-2212多芯线/带材的芯数为49～7725芯。上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤二中所述升温的速率为50℃/h～100℃/h。上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤二中所述降温的速率为1℃/h～10℃/h。上述的一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，步骤三中所述热处理炉内的氧氮混合气体或氧氩混合气体的排出速率为使热处理炉内的压力以2MPa/h～5MPa/h的速率降低。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术制备工艺简单，设计合理，制造成本低，推广面大，利于应用于Bi-2212长线的生产。2、本专利技术Bi-2212超导线/带材的热处理方法能够有效防止Bi-2212线/带材芯丝出现孔洞或鼓泡。3、本专利技术Bi-2212多芯线/带材在热处理过程中外界环境的压力较大，有效抑制了内部气体的膨胀，有效防止了鼓泡或鼓泡带来的缺陷，同时可以提高芯丝密度，最终得到性能高且均匀的Bi-2212超导线/带材。4、经本专利技术热处理后所制备的Bi-2212超导线/带材的芯丝密度几乎达到理论密度(常规线/带材的芯丝密度仅为65％左右)，其工程临界电流密度达到400～500A/mm2(4.2K，20T)，是常规线/材载流性能的1.3～1.5倍左右，线/带材没有出现鼓泡、渗点等缺陷，线/带材载流性能的均匀性在±5％以内。下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。具体实施方式实施例1本实施例Bi-2212超导线材的热处理方法包括以下步骤：步骤一、将直径为2mm，芯数为666芯的Bi-2212多芯线材置于热处理炉中，然后向热处理炉内通入氧体积含量为1％的氧氩混合气体以排除炉内空气；步骤二、向步骤一中已排除空气的热处理炉内继续通入氧体积含量为1％的氧氩混合气体，在炉内压力恒定为100atm，氧分压恒定为1atm的条件下，将Bi-2212多芯线材先以80℃/h的升温速率升温至890℃后保温25min，然后以8℃/h的降温速率降温至830℃后保温30h，之后随炉冷却至25℃室温；步骤三、停止向步骤二中冷却后的热处理炉内通入氧体积含量为1％的氧氩混合气体，然后将热处理炉内的氧氩混合气体排出直至炉内压力降为常压(常压是指一个大气压)，得到Bi-2212超导线材；所述热处理炉内的氧氩混合气体的排出速率为使热处理炉内的压力以3MPa/h的速率降低。经本实施例热处理后所制备的Bi-2212多芯超导线材的芯丝密度达到理论密度99％以上(常规线材的芯丝密度仅为65％左右)，其工程临界电流密度达到450A/mm2(4.2K，20T)，是常规线材载流性能的1.5倍左右，线材没有出现鼓泡、渗点等缺陷，线材载流性能的均匀性在±5％以内。实施例2本实施例Bi-2212超导带材的热处理方法包括以下步骤：步骤一、将厚度为1.5mm，芯数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Bi‑2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将Bi‑2212多芯线/带材置于热处理炉中，然后向热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体以排除炉内空气；步骤二、向步骤一中已排除空气的热处理炉内继续通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，在炉内压力恒定为20atm～200atm，氧分压恒定为0.5atm～1atm的条件下，将Bi‑2212多芯线/带材先升温至880℃～900℃后保温20min～30min，然后降温至810℃～850℃后保温24h～48h，之后随炉冷却至25℃室温；步骤三、停止向步骤二中冷却后的热处理炉内通入氧氮混合气体或氧氩混合气体，然后将热处理炉内的氧氮混合气体或氧氩混合气体排出直至炉内压力降为常压，得到Bi‑2212超导线/带材。

【技术特征摘要】
1.一种Bi-2212超导线/带材的热处理方法，其特征在于，该方法包
括以下步骤：
步骤一、将Bi-2212多芯线/带材置于热处理炉中，然后向热处理炉内
通入氧氮混合气体或氧氩混合气体以排除炉内空气；
步骤二、向步骤一中已排除空气的热处理炉内继续通入氧氮混合气体
或氧氩混合气体，在炉内压力恒定为20atm～200atm，氧分压恒定为
0.5atm～1atm的条件下，将Bi-2212多芯线/带材先升温至880℃～900℃后
保温20min～30min，然后降温至810℃～850℃后保温24h～48h，之后随炉
冷却至25℃室温；
步骤三、停止向步骤二中冷却后的热处理炉内通入氧氮混合气体或氧
氩混合气体，然后将热处理炉内的氧氮混合气体或氧氩混合气体排出直至
炉内压力降...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成山，郝清滨，徐晓燕，刘国庆，焦高峰，郑会玲，白利锋，张胜楠，马小波，李高山，熊晓梅，冯建情，闫果，张平祥，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61