專利名稱：一種陶瓷類超導(dǎo)線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含銀復(fù)合超導(dǎo)材料使用增塑劑的線材加工方法。
自1986年美國(guó)的Bednorz和Müller兩博士發(fā)現(xiàn)了Tc＝30K的鑭鋇銅氧陶瓷類超導(dǎo)材料以后，中國(guó)趙忠賢、美國(guó)朱經(jīng)武、日本田中昭二等物理學(xué)家又相繼發(fā)現(xiàn)了Tc＝90～100K的釔鋇銅氧超導(dǎo)材料，使陶瓷類陶瓷超導(dǎo)材料進(jìn)入了液氮溫區(qū)。在實(shí)用化超導(dǎo)材料的制備課題中，如何將這種脆性陶瓷材料加工成線材，并提高其電流密度Jc，是目前世界公認(rèn)的技術(shù)難題。國(guó)外關(guān)于超導(dǎo)線(絲)材的報(bào)導(dǎo)中，介紹了日本名古屋大學(xué)采用的粉漿擠壓法，是以聚乙烯醇為增塑劑，可制得Tc＝84K的線材，但未披露臨界電流值(見(jiàn)“用懸浮離心法制備高Tc YBCO超導(dǎo)絲材”1987年10月日本18屆國(guó)際低溫物理會(huì)議論文，作者Tomoko GOTO Masahiro KADA)。日本東京大學(xué)制成銀包套的Y-Ba-Cu氧化物超導(dǎo)材料，可獲得的最大電流密度為Jc＝560A/cm2，但加工難度大，造價(jià)高，線材長(zhǎng)度受到一定限制。(見(jiàn)“YBCO線材臨界電流密度”文獻(xiàn)出處同上，作者Osamu Kohno等)。
本發(fā)明的目的，是改善陶瓷類超導(dǎo)材料的成型性能，降低加工難度，制備一種高Tc，高Jc的線材。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案是使用以銀為摻雜元素的復(fù)合超導(dǎo)材料;采用以油酸為增塑劑的粉漿擠壓法;經(jīng)反復(fù)擠壓成型。
本發(fā)明使用的超導(dǎo)材料組份，是以陶瓷類超導(dǎo)材料為基，含有摻雜元素銀，例如[Y-Ba-Cu-O]-Ag等。制作方法包括下列步驟將所需名義組份的超導(dǎo)材料預(yù)合成，粉碎至-800目;加入-600目的銀粉后研磨均勻，銀粉添加量按重量計(jì)為3～6%;加入順式十八烯-9-酸(即油酸，分子式為CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7COOH)，添加量7-8%(重量);用反復(fù)擠壓法使線材性能均一，即將擠出的線材又返回到模具中循環(huán)多次而成;繞制好的線材經(jīng)140～160℃干燥，至增塑劑充分分解(部分揮發(fā));采用多段燒結(jié)工藝制度，600℃前在空氣中進(jìn)行，600℃后在氧流中燒結(jié)，然后在氧流中緩冷至室溫，可在300℃后斷氧。
用本發(fā)明所述的方法，擠壓出的線材有很好的柔性，能得到連續(xù)的任意長(zhǎng)度的線材，線材擠出三小時(shí)內(nèi)可任意繞成各種型材，至燒結(jié)后定型。線材密度達(dá)5.129/cm3以上，σb值≥75.4kg/cm2。所制得的超導(dǎo)材料組織結(jié)構(gòu)、性能沿絲長(zhǎng)方向均勻一致，形成銀與基體均勻分布的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中含有微量由增塑劑燒損后殘留的碳。摻入的銀(及殘?zhí)?不改變超導(dǎo)相的微結(jié)構(gòu)，因此在不影響臨界轉(zhuǎn)變溫度的前提下可使電流密度提高，如釔鋇銅為基體的摻銀線材，其臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc＞90K，電流密度Jc＞450A/cm2。
本發(fā)明實(shí)施例如下一.超導(dǎo)線用細(xì)粉制備1.配料取分析純Y2O3、BaO、CuO粉，分別過(guò)600目篩網(wǎng)，按Y-Ba-Cu原子比1∶2∶3配粉，在瓷研缽中研磨均勻。
2.壓型在50噸壓力機(jī)上，以5.8kg/mm2的壓力壓制成φ50×4mm的圓片。
3.燒結(jié)將圓片置于墊有超導(dǎo)粉的Al2O3舟內(nèi)，推入馬弗爐中心位置，在空氣中由室溫升溫至950℃，升溫速度100℃/小時(shí)，保溫8～10小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，冷卻速度100℃/小時(shí)。得到Tc＝90.9K的超導(dǎo)材料。
4.研磨搗碎燒成的圓片，用瑪惱缽研磨至全部通過(guò)800目篩網(wǎng)。
5.摻雜在-800目的超導(dǎo)粉中加入3%(重量比)的-600目銀粉，用研缽研磨均勻。
二.超導(dǎo)線材成型工藝1.備料在摻銀的超導(dǎo)粉中加入7%(重量)的順式十八-9-酸，混合均勻。
2.擠壓成型先加墊模作填充擠壓，壓力2噸，保壓30秒鐘，取出墊模，放入φ0.7～0.1mm硬質(zhì)合金模，然后擠壓。擠出絲材經(jīng)三次返回后擠壓成為成品絲。
3.繞制成品絲按所需形狀繞制成螺旋、圓環(huán)等。
4.烘干繞制成的絲材置于烘干箱內(nèi)，在140～160℃的溫度中保溫干燥50小時(shí)。
5.燒結(jié)烘干的絲材裝入Al2O3舟內(nèi)置于高溫爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)制度為升溫階段在空氣中加熱至300℃，升溫速度為100℃/小時(shí)，保溫2小時(shí)，加熱至600℃保溫1小時(shí)，然后以升溫速度100℃/小時(shí)加熱到940℃;
保溫階段通氧氣在940℃恒溫6小時(shí);
降溫階段以100℃/小時(shí)的速度冷卻至300℃時(shí)斷氧，再以原速度冷卻至室溫。
三.性能測(cè)定1.粉末性能表1.
2.超導(dǎo)線材性能
注(1)Jc、Tc由中國(guó)科學(xué)院物理研究所測(cè)定(2)開(kāi)孔率用真空法測(cè)定線材表面及斷口分析表明晶粒呈長(zhǎng)晶狀有沿線軸取向的傾向;線材磨成粉后的X-ray分析均表明具有斜方晶型的超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
對(duì)摻銀與未摻銀的線材在室溫下進(jìn)行了順磁共振實(shí)驗(yàn)，顯示了幾乎完全相似的信號(hào)，說(shuō)明銀的加入并沒(méi)有改變超導(dǎo)相的微結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷類超導(dǎo)線材，本發(fā)明的特征是以釔鋇銅氧為基體，其中含有3～6%重量的銀為摻雜元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材，其特征是具有如下的名義組份[Y-Ba2-Cu3O7-δ]-Agx，其中x＝3～6%(重量)。
3.一種如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材的制作方法，首先按所述基體的名義組份合成超導(dǎo)材料，再破碎成細(xì)粉，本發(fā)明的特征是，在基體細(xì)粉中摻入銀粉經(jīng)充分混勻后加入順式十八烯-9-酸為增塑劑，經(jīng)線模反復(fù)擠壓，成型為絲材，然后燒結(jié)成超導(dǎo)線材。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作方法，其特征是，所述基體的細(xì)粉粒度細(xì)于800目，銀粉細(xì)于600目。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的制作方法，其特征是，增塑劑的添加量為7～8%(重量)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征是，成品絲燒結(jié)前在140～160℃溫度下預(yù)先干燥至增塑劑充分分解。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作方法，其特征是，成品絲經(jīng)絲模反復(fù)擠壓2～3次。
全文摘要
一種陶瓷類超導(dǎo)線材，是以釔系超導(dǎo)材料為基的含銀復(fù)合材料。其制備過(guò)程是將預(yù)合成的基體材料研磨至-800目，用銀粉摻雜混均，擠壓成型前加入油酸為增塑劑，采用通過(guò)模具反復(fù)擠壓的方法，得到結(jié)構(gòu)、性能沿長(zhǎng)度方向一致的線材，線材質(zhì)地柔軟，在三小時(shí)內(nèi)可按需要繞制成任意形狀，經(jīng)燒結(jié)后定型。本發(fā)明制得的線材，其強(qiáng)度、電流密度均有大幅度提高，Tc＞90K，Jc＞450A/cm
文檔編號(hào)C04B35/00GK1037230SQ8810570
公開(kāi)日1989年11月15日 申請(qǐng)日期1988年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月20日
發(fā)明者周美玲, 王志法 申請(qǐng)人:中南工業(yè)大學(xué)