專利名稱：釔-鋇-銅-氧系超導帶材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在液氮溫區(qū)工作的Y-Ba-Cu-O系超導帶材的制造方法。
自本世紀初開始研制低溫下工作的超導體以來，在液氦溫區(qū)工作的某些超導材料已進入實用階段，目前，正在研制更具有實用價值的在液氮溫區(qū)工作的超導材料，并取得了一定的進展，為了使這種材料適應使用需要，同時也開展了這種超導材料成材的制造方法的研制工作。日本東芝綜合研究所與日本昭和電線公司合作研制出Y-Ba-Cu-O超導材料，其方法是將Y-Ba-Cu-O粉末燒結(jié)成超導體，再制成超導粉末，裝入銅合金管中進行軋制，之后再熱處理，即可得到Y(jié)-Ba-Cu-O超導帶材。所制成的成品尺寸為厚度0.1毫米，寬度5毫米，起始轉(zhuǎn)變溫度93.5K，零電阻溫度87K。這種制造方法雖然能得到具有超導性能的帶材，但有如下缺點，即該生產(chǎn)是先將無超導性的Y-Ba-Cu-O粉末燒結(jié)成超導材料，然后再破碎成粉，增加了破碎工序和設(shè)備;
本發(fā)明的目的是要簡化超導帶材的制造方法，先對無超導性的Y-Ba-Cu-O的粉末放在基體上軋制，再進行燒結(jié)，省去碎破工序和設(shè)備;
本發(fā)明的又一目的是要找出提高Y-Ba-Cu-O超導帶材的Tc和Jc的方法。
本發(fā)明是將Y-Ba-Cu-O的予燒結(jié)粉末均勻地放在基體上，基體是鎳或鎳合金或不銹鋼管，管子是沿管子縱向開口的。將裝好粉末的基體在空氣氣氛下加熱至700-850℃，經(jīng)5～20分鐘，在600～850℃下進行多道次軋制，道次加工率為2～10%，軋完后形成予燒結(jié)粉坯帶，在空氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900～1000℃，保溫2～10小時，隨爐冷卻，得到Y(jié)-Ba-Cu-O超導帶材。
為了提高上述方法制成的Y-Ba-Cu-O超導帶材的Tc和Jc，利用金屬氧化物的高溫可塑性，通過壓力加工提高超導帶材的密度，消除微細裂紋和空隙，再通過熱處理恢復高溫超導相的超導性能，工藝過程如下首先將有一定超導性能的超導帶材在空氣氣氛下加熱到700-850℃，保溫2-10分鐘，然后在500-850℃溫度下軋制，終軋溫度不低于300℃，軋后的超導帶材在空氣氣氛下熱處理，熱處理溫度為800-900℃，保溫0.5-8小時，隨爐冷卻。由于采用了此工藝，可以使原來零電阻低于77K的超導帶材提高到77K以上，進入液氮溫區(qū)工作，并提高了臨界電流密度。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1.由于采用了先軋制Y-Ba-Cu-O予燒結(jié)粉的工藝(1)省去了破碎燒結(jié)粉的工序和設(shè)備;
(2)與先燒結(jié)后軋制的工藝比較，予燒結(jié)粉更容易軋制變形;
(3)采用600-850℃下熱軋，使予燒結(jié)粉與基體結(jié)合牢固。
2.由于采用了對已具備超導性能的Y-Ba-Cu-O超導帶材進一步加工處理的工藝(1)消除了超導帶材上的微細裂紋和孔隙，提高了致密度;
(2)改善了超導帶材的機械性能，提高了帶材韌性，在彎曲變形條件下不降低超導性能;
(3)熱軋后的熱處理可以消除超導帶材的基體的加工硬化，提高基體的室溫塑性，改善了超導帶材的整體柔性;
(4)提高了超導帶材的Tc和Jc。
以下為非限定性實施例實施例一將Y-Ba2-Cu3-O9-x予燒結(jié)粉破碎，使粉末粒度小于100目，裝入縱向開口的鎳或鎳合金或不銹鋼管子中，將裝好粉末的管子加熱至600-900℃，2-20分鐘，進行熱軋，第一道次加工率大于10%，以后逐漸降低加工率，終軋溫度不低于300℃。將軋制后的帶在空氣氣氛下加熱到960℃后進行8小時燒結(jié)，然后隨爐冷卻，得到Y(jié)-Ba2-Cu3-O9-x超導帶材，其起始轉(zhuǎn)變溫度為95-88K，零電阻溫度77-86K，臨界電流密度為～20安培/公分2。
實施例二本實施例采用起始轉(zhuǎn)變溫度為80-95K，零電阻溫度70-85K的Y-Ba2-Cu3-O9-x的超導帶材。
在空氣氣氛下加熱至700-850℃，保溫5-20分鐘，然后熱軋，軋制溫度820-830℃，加工率為5-10%，軋完冷卻后再加熱至850℃，在空氣下熱處理10小時，隨爐冷卻，所得超導性能見下表(表1、2)。
表1.零電阻溫度在70-85K的超導帶材處理前后的Tc變化處理前超導帶材轉(zhuǎn)變溫度處理后超導帶材轉(zhuǎn)變溫度零電阻材料編號零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度溫度增加TcTcTcTcK175.59079.48942749077.9914376.19378.7912.6468.88874.390.45.55829186.3914.36779582.191.85774.6928391.78.7877958292.25表2.零電阻溫度在70-85K的超導帶材處理前后的Jc變化處理前超導帶材處理后超導帶材臨界電流增加材料編號臨界電流臨界電流mAmAmA1125650525225037712731446204764144250106實施例三本實施例采用起始轉(zhuǎn)變溫度為80-85K，零電阻溫度為50-70K的Y-Ba2-Cu3-O9-x的超導帶材，其提高Tc的工藝過程同實施例二，處理后超導帶材性能見表3。
表3.零電阻溫度在50-70K的超導帶材處理前后的Tc變化處理前超導帶材轉(zhuǎn)變溫度處理后超導帶材轉(zhuǎn)變溫度零電阻材料編號零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度零電阻溫度起始轉(zhuǎn)變溫度溫度增加TcTcTcTcK156816680.9102598266.781.77.735980668274598068889實施例四將實施例二中的Y-Ba2-Cu3-O9-x超導帶材按照實施例二、三的工藝過程處理后，其零電阻溫度為82K，臨界電流為88mA。將上述處理后的超導帶材進行彎曲，彎曲成φ60毫米的圓環(huán)，在液氮溫度下測試其零電阻溫度和臨界電流，性能不變。
權(quán)利要求
1.一種Y-Ba-Cu-O系超導帶材的制造方法，包括燒結(jié)工序和將Y-Ba-Cu-O粉末與基體熱軋結(jié)合在一起的工序，其特征是①將無超導性的Y-Ba-Cu-O粉末放在基體上，在空氣氣氛下加熱至700-850℃，保溫5-20分鐘，在600-850℃下進行熱軋，道次加工率為2-10%；②將熱軋后的帶材在空氣氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900-1000℃，保溫2-10小時，隨爐冷卻；③所說的基體是縱向開口的鎳管、鎳合金管、不銹鋼管中的任一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的Y-Ba-Cu-O系超導帶材的制造方法，其特征是①將已具有超導性能的帶材在空氣氣氛下加熱到700-850℃，保溫2-10分鐘，在300-850℃下熱軋;②將軋后的超導帶材在空氣氣氛下進行熱處理，熱處理溫度為800-900℃，保溫0.5-8小時，隨爐冷卻。
全文摘要
本發(fā)明為Y-Ba-Cu-O系超導帶材的制造方法，用于制造在液氮溫區(qū)下工作的Y-Ba-Cu-O系超導帶材。本方法采用先將Y-Ba-Cu-O預燒結(jié)粉末與基體(鎳或鎳合金或不銹鋼管)通過熱軋結(jié)合在一起再進行燒結(jié)的工藝，與先將預燒結(jié)粉末燒結(jié)再破碎、軋制的已有工藝比較，省去了破碎工序和相應設(shè)備；同時還可采用再加工的方法消除超導帶材上的微細裂紋和孔隙，提高已具有超導性能的超導帶材的零電阻溫度和臨界電流密度。
文檔編號H01B12/06GK1033542SQ8710117
公開日1989年6月28日 申請日期1987年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月17日
發(fā)明者趙昌森 申請人:北京有色金屬研究總院