專利名稱：一種在超導塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用單軸模壓裝置成型高溫超導塊材時減小摩擦力的ー種方法。背景材料自從1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導電性以來，在世界范圍內掀起了高溫超導研究熱潮。至IJ目前為止，對高溫超導的材料領域和強電弱電應用領域都進行了廣泛細致的研究。對于高溫超導塊材來說，有兩個基本的特性即超導磁懸浮力和俘獲磁場。塊材的磁浮特性可以用于制作超導無接觸輸運系統(tǒng)，磁浮軸承，飛輪儲能系統(tǒng)等。基于高俘獲磁通的特性，可以制作高溫超導磁體，超導電機等。因此，制備高性能的超導材料是關鍵。利用熔融織構生長技術可以制備大尺寸高性能的超導塊材，但是要想獲得實用的超導材料，必須進ー步提高高溫超導塊材的臨界電流密度和單疇尺寸以及塊材的機械強度。為此，采用結合頂部籽晶技術的熔融織構生長エ藝制備大尺寸高性能的單疇超導塊材成為近年來超導塊材研究的熱 點。然而，對于大尺寸(直徑大于30_)的超導樣品，前驅物成型是超導塊材制備過程中的ー個重要環(huán)節(jié)。通常采用的成型方式為單軸模壓與/或冷等靜壓。當采用粒度較細的粉體用單軸模壓成型時，在壓制好的前驅物塊體中，容易形成微裂紋，這種缺陷在燒結后仍舊保留在塊體中，嚴重影響了超導塊體的機械、電學和磁學性能。因此，研究超導前驅物粉體的成型エ藝至關重要。目前，對于直徑大于30_的超導塊材，單軸模壓后前驅物塊體產(chǎn)生較多的裂紋，而且密度較小，所以一般采用冷等靜壓方式成型。但即使采用冷等靜壓技木，也首先要用單軸模壓裝置對超導粉體進行預成型，因此，如何避免單軸模壓后前驅物塊體中的的裂紋就至關重要。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的上述問題，本發(fā)明提出一種在超導前驅粉體進行單軸模壓成型之前，對模具的內壁進行潤滑的方法，以減小模壓過程中超導前驅物塊體與模具之間的摩擦力，抑制在最終成型的超導塊體中產(chǎn)生裂紋。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下技術方案—種在超導塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法，該方法包括使用直徑35 70mm、高80 IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先在模具內側壁上涂覆ー層脫模劑，該脫模劑選自三こ醇胺、丙ニ醇或有機硅油；然后把80 300g超導粉體裝入該模具中；再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ為20 45T。如上所述的方法，其中，該脫模劑的用量優(yōu)選為O. 5 2. 5mg/cm2。如上所述的方法，該方法包括使用直徑35mm、高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約IOOmg三こ醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把80g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ為20 25T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑57mm、高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約160mg三こ醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ為30 35T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑70mm、高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約200mg三こ醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ為40 45T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑57mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約300mg三こ醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ為30 35T。如上所述的方法，該方法包括使用直徑70mm，高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約450mg三こ醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ為40 45T。本發(fā)明的有益效果在于，該方法通過在單軸模壓的模具中先形成一層潤滑膜，然后把超導粉體裝入模具中，再進行單軸模壓，以減小模壓過程中超導前驅物塊體與模具之 間的摩擦力，抑制在最終成型的超導塊體中產(chǎn)生裂紋。在本發(fā)明中，在模具內側壁涂覆ー層脫模劑，其目的是在模具和模件間形成ー層惰性且具有潤滑作用的涂層，使模件能夠方便地從模具中脫出。為此，本發(fā)明在脫模劑的選擇上，綜合考慮摩擦副的運動情況、材料表面粗糙度、工作環(huán)境和工作條件，以及脫模劑的性能等多種因素。一方面要避免脫模劑對超導粉體產(chǎn)生影響，能在600°C以下即可揮發(fā)且不與超導粉體發(fā)生反應；另一方面，要求脫模劑在模具內表面易于形成均勻的薄層(成膜性好)，且能防止金屬表面氧化。試驗結果表明，對模具進行潤滑有利于對超導塊體的成型，尤其在壓制大尺寸的超導塊體時效果更顯著。
具體實施例方式實施例I將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt % Pt,經(jīng)高速振擺球磨混合均勻,稱量80g上述超導粉體；使用直徑35mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內側壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約lOOmg，然后把超導粉體裝入相應的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，采用20T、25T、30T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加30Τ壓カ的超導塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導塊體正常成型。實施例2將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量200g上述超導粉體；使用直徑57mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內側壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約160mg，然后把超導粉體裝入相應的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，采用30T、35T、40T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加40Τ壓カ的超導塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導塊體正常成型。
實施例3將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量300g上述超導粉體；使用直徑70mm，高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內側壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約200mg，然后把超導粉體裝入相應的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，采用40T、45T、50T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加50Τ壓カ的超導塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導塊體正常成型。
實施例4將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量200g上述超導粉體；使用直徑57mm，高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內側壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約300mg，然后把超導粉體裝入相應的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，采用30T、35T、40T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加40Τ壓カ的超導塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導塊體正常成型。實施例5將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻，稱量300g上述超導粉體；使用直徑70mm，高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內側壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約450mg，然后把超導粉體裝入相應的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，采用40T、45T、50T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加50Τ壓カ的超導塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導塊體正常成型。對比例I將RE211 (稀土鋇銅氧RE2BaCuO5)粉體按40mol %的比例加入到RE123 (稀土鋇銅氧REBa2Cu3O7)粉體中，并混入O. 2wt% Pt,經(jīng)高速振擺球磨混合均勻；使用直徑35mm,高80mm的圓柱形模具，用天平稱量80g上述超導粉體裝入上述模具中，采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，采用10T、15T、20T三種壓カ分別壓制成三個塊體樣品。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)當成型壓カ大于15Τ時，超導塊體很容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。對于上述模具，如果在裝料之前，先用脫脂棉蘸取三こ醇胺擦拭模具內側壁以形成一層潤滑膜，每個模具中三こ醇胺的用量約lOOmg，然后把超導粉體裝入相應的模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓カ分別為20、25、30T。對成型后的超導塊體進行觀察，發(fā)現(xiàn)在上述三種成型壓カ下，只有施加30T壓カ的超導塊體，在底部有輕微的裂紋出現(xiàn)，其他兩種壓力均能使超導塊體正常成型。
從以上結果來看，顯然對模具進行潤滑以后，可以大大減小單軸模壓過程中超導 塊體與模具內壁之間的摩擦力，對超導塊體的成型十分有利。尤其在壓制大尺寸的超導塊體時效果更顯著。
權利要求
1.一種在超導塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法，其特征在于，該方法包括使用直徑35 70mm、高80 IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先在模具內側壁上涂覆一層脫模劑，該脫模劑選自三乙醇胺、丙二醇或有機硅油；然后把80 300g超導粉體裝入該模具中；再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為20 45T。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述脫模劑的用量為0.5 2. 5mg/cm2。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑35mm、高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約IOOmg三乙醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把80g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為20 25T。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑57_、高80_的圓柱形模具，在裝料之前，先用約160mg三乙醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為30 35T。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑70mm、高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約200mg三乙醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為40 45T。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑57mm,高80mm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約300mg三乙醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把200g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為30 35T。
7.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用直徑70mm,高IOOmm的圓柱形模具，在裝料之前，先用約450mg三乙醇胺涂覆模具內側壁以形成一層潤滑膜，然后把300g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為40 45T。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在超導塊材單軸模壓成型過程中減小摩擦力的方法，該方法包括使用直徑35～70mm、高80～100mm的圓柱形模具，在裝料之前，先在模具內側壁上涂覆一層脫模劑，然后把80～300g超導粉體裝入該模具中，再采用單軸自動加壓模壓裝置進行壓制成型，壓力為20～45T。該方法通過在單軸模壓的模具中先形成一層潤滑膜，再進行單軸模壓，以減小模壓過程中超導前驅物塊體與模具之間的摩擦力，抑制在最終成型的超導塊體中產(chǎn)生裂紋。
文檔編號C04B35/50GK102672800SQ201110061659
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權日2011年3月15日
發(fā)明者焦玉磊 申請人:北京有色金屬研究總院