【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超导材料领域，具体地，涉及一种强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法。
技术介绍
1、以rebco（re为稀土元素）为材料的第二代超导带材，也被称为涂层导体，因其具有相比铋系带材更强的载流能力、更高的磁场性能和更低的材料成本，在医疗、军事、能源等众多领域具备更广更佳的应用前景。第二代高温超导带材，由于其作为超导载流核心的rebco本身硬且脆，所以一般是在镍基合金基底上采用多层覆膜的工艺生产，所以又被称为涂层导体。一般由基带、缓冲层（过渡层）、超导层以及保护层组成。
2、金属基底的作用是为带材提供优良的机械性能。过渡层的作用一方面是防止超导层与金属基底发生元素箭的相互扩散，另一方面最上方的过渡层需为超导层的外延生长提供好的模版，提高晶粒排列质量。制备超导性能优良的涂层导体，需要超导层具有一致的双轴织构。双轴织构是指晶粒在a/b轴和c轴（c轴垂直于a/b面）两个方向均有着近乎一致的排列。
3、由于ybco薄膜在a/b轴方向的排列程度（面内织构）相对较难实现，而面内织构较差会严重降低超导性能。因此需要ybco超导薄膜在已经具有双轴织构和匹配晶格的过渡层上外延生长。制备实现双轴织构有两种主流的技术路线：一种是轧制辅助双轴织构基带技术，另一种为离子束辅助沉积技术。
4、rebco超导层制备的常见技术分为多种，有脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积、反应共蒸发等。保护层主要是用来保护超导膜层，一般在超导带材正反表面用磁控溅射或蒸镀的方式镀0.5～5μm的银层，为了追求更低的材料成本，超导面的银层
5、强磁场能够为物理、材料、化学、生命科学等多学科前沿的研究提供难得的极端实验条件，研制高场磁体对于促进科学发展意义重大。高场磁体的研制也推动了高温超导带材的发展。基于rebco高温超导带材的高场磁体目前已经达到了26.4t，超过了nbti-nb3sn磁体的极限，见《26t 35mm all-gdba2cu3o7–x multi-width no insulationsuperconducting magnet》。2019年中国科学院电工研究所王秋良团队在低温超导线产生的17t背景场中内插rebco绕制的高场磁体达到了32.35t，打破了全超导磁体磁场强度的世界纪录，见《world record 32.35tesla direct-current magnetic field generatedwith an all-superconducting magnet》。2019年美国强磁场实验室在现有阻性磁体产生的45.5t，打破了稳态磁体磁场强度的世界纪录，《45.5-tesla direct-current magneticfield generated with a high-temperature superconducting magnet》。2023年中国科学院等离子体物理研究所打破了基于rebco高温超导带材的高场磁体的世界记录达到26.8t，见《26.86-tesla direct-current magnetic field generated with an all-rebco superconducting magnet》。目前商用化利用二代高温超导带材的高场磁体主要有用于生物学结构解析的高分辨率核磁共振（nmr）。现有ascend 1.1ghz型号的产品采用了hts/lts的混合磁体模式，标准孔径54mm，中心磁场强度达到了25.9t。该磁体的开发旨在满足科学家们再研究更大分子量的蛋白质，功能无序性和大分子复合物过程中日益增加的灵敏度和更高分辨率的科学需求。推出1.2ghz高分辨率蛋白质核磁共振数据，其磁体的磁场强度达到了28t以上。可以从图1中看到，核磁共振谱仪中，有无高温超导成像的清晰度有巨大差别。突破人类磁场极限的意义非常巨大，作为实现可控聚变能发电最有希望途径的托卡马克磁约束核聚变装置，高度依赖于强磁场来约束高温等离子体发生聚变反应，其单位体积聚变功率密度正比于磁场强度的四次方（p∝b4），因此，提高超导磁体系统的磁场强度能够极为高效地提升单位体积聚变功率密度并且大大缩小托卡马克聚变装置的尺寸，极大地降低了整个系统的工程难度，并有望显著加快商业化可用的可控核聚变技术发展进程。在高能粒子加速器领域也是同样的重要。对于下一代欧洲核子中心（cern）设计的缪子对撞机甚至提出了材料要工作在55t（目前人类还未达到），为了提高装置性能或者省成本的刚性要求，磁场的提高成为了必然。
6、高场磁体在逼近极限时候，通常带材会受到巨大的电磁应力，很多磁体在失超还没有到来之前，由于局部的带材扛不住如此大的应力，使得磁体出现损坏情况。因此高场磁体需要将超导带材进行带张力密绕来一定程度上抵消后期运行过程中的材料受到的应力，带材绕制预紧张力往往大于30mpa，甚至40t磁体的带材绕制预紧张力大于了100mpa。由于此类线圈最后在磁场中受到的应力特别之大，因此不容忍一个饼式线圈中的超导带材有接头存在，因为接头成为了力学性能和电学性能的薄弱点。
7、然而随着磁场要求的越来越高，这类饼式线圈越做越大，需要单根超导带材的长度也越来越长，甚至有的大线圈批量的需要800-1000米单根无缺陷的超导带材。以二代高温超导带材举例，目前产业界通常批量化制备的长度为单根带材1000米。由于制备工艺复杂，原料、工艺、装备运行过程中会随机在长带中引入缺陷，导致传输电流的低点，这导致了平均无缺陷单根带材的长度分布在100-200米之间。生产一批超导带材后，无缺陷单根带材的长度呈现正态分布，仅有个别的超导带材长度到准公里级别。这使得磁体所需材料的供应成为了瓶颈，尤其是一个装置需要的材料数量庞大。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法。
2、根据本专利技术提供的一种强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法,包括由一根超导带材绕制而成的超导线圈，用于绕制超导线圈的超导带材上存在至少一个性能较低处，任一所述性能较低处均打有接头补丁结构；
3、制作用于绕制超导线圈的超导带材，包括如下步骤：
4、步骤s1、定位超导带材的性能较低处；
5、步骤s2、在超导带材性能较低处的超导面涂覆助焊剂和焊锡、在补丁结构的超导面和背面分别涂覆助焊剂和焊锡；
6、步骤s3、用酒精擦去超导带材和/或补丁结构上多余的助焊剂；
7、步骤s4、将补丁结构和超导带材的宽度方向对齐后进行焊接；
8、步骤s5、将电烙铁与补丁结构背面贴合，使电烙铁沿一个方向运动将层间多余焊锡挤出，并来回重复多次；
【技术保护点】
1.一种强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法，其特征在于，包括由一根超导带材绕制而成的超导线圈，用于绕制超导线圈的超导带材上存在至少一个性能较低处，任一所述性能较低处均打有接头补丁结构；
2.如权利要求1所述的强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法，其特征在于，所述接头补丁结构完全覆盖超导带材性能较低处。
3.如权利要求1所述的强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法，其特征在于，所述接头补丁结构跨接在超导带材性能较低处的上方，并且补丁结构在超导带材性能较低处的至少一边大于10cm。
4.如权利要求1所述的强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法，其特征在于，所述接头补丁结构的超导面与具有性能较低处的超导带材的超导面对接。
5.如权利要求1所述的强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法，其特征在于，所述接头补丁结构的长度方向与超导带材的长度方向相同，所述接头补丁结构的宽度方向与超导带材的宽度方向相同。
6.如权利要求1所述的强磁场大尺寸密绕超导线圈的制作方法，其特征在于，一根用于绕制超导线圈的超导带材上的性能较低处的数量小于10个。
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