專利名稱：一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)帶材的制作方法，尤其涉及一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法。
背景技術(shù)：
高性能的超導(dǎo)材料是發(fā)展大規(guī)模超導(dǎo)輸電，超導(dǎo)變壓器，超導(dǎo)限流器，超導(dǎo)磁體， 超導(dǎo)儲(chǔ)能等應(yīng)用的基礎(chǔ)。二硼化鎂(MgB2)超導(dǎo)帶材由于具有較高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度、非常高 的電流承載能力、低廉的原材料成本且制作容易，有望替代傳統(tǒng)的低溫超導(dǎo)材料，實(shí)現(xiàn)大規(guī) 模的商業(yè)應(yīng)用；它尤其在15 26K溫度，小于5T磁場(chǎng)的磁體應(yīng)用上有著具有巨大的市場(chǎng)潛 力，是未來(lái)醫(yī)療核磁共振超導(dǎo)磁體(MRI)材料的理想選擇。
現(xiàn)有的MgB2超導(dǎo)帶材的制作方法是采用原位粉末套管法 (in-situpowder-in-tube)，即將混合好的Mg粉和B粉裝入阻擋層管中，再裝入包套管中 并密封，隨后孔型加工、拔拉等冷加工方式將其加工成直徑約2-3mm的圓線，再通過(guò)輥壓軋 制成帶，最后進(jìn)行熱處理。這種MgB2超導(dǎo)帶材通常由外包套層，中間阻擋層和MgB2超導(dǎo)芯 三部分組成。
這種原位粉末套管法制備的超導(dǎo)帶材存在以下問(wèn)題
1)臨界電流密度較低，超導(dǎo)性能差；這種方法先將Mg粉和B粉混合，然后再進(jìn)行 高溫?zé)崽幚?。在熱處理過(guò)程中，Mg向B擴(kuò)散，在Mg位留下孔洞，使生成的Mg^超導(dǎo)芯明顯多 孔，密度低(通常只有理論密度的50%)，導(dǎo)致1%化超導(dǎo)帶材臨界電流密度(J。)較低， 不能滿足商業(yè)應(yīng)用的要求。例如通常在20K、3T下，這種帶材J。只能達(dá)到500 600A/mm2 ； 無(wú)法滿足MgB2超導(dǎo)帶材在工作溫度20-26K，磁場(chǎng)1. 5 5T條件下，臨界電流密度1000A/ mm2的商業(yè)應(yīng)用要求。
2)傳輸電流時(shí)，電流密度分布不均勻，增加了材料“失超”的風(fēng)險(xiǎn)，使得疲勞壽命 較低；現(xiàn)有的制備方法是將圓柱型的MgB2線材輥壓而形成帶材，導(dǎo)致MgB2帶材的超導(dǎo)芯的 橫截面呈中間厚，邊緣薄；因此，在傳輸電流的時(shí)候，較厚的中間部分的傳輸?shù)碾娏鞅容^大， 而較薄的邊緣部分的電流較小。由于超導(dǎo)材料本身存在“交流損耗”，從而會(huì)產(chǎn)生一定的熱 量；而超導(dǎo)材料本身的導(dǎo)熱性能并不好，所以在中間部分很容易造成熱應(yīng)力集中，使得 局部散熱困難；導(dǎo)致局部溫度突然升高，當(dāng)溫度升高到超過(guò)MgB2的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，超導(dǎo)帶 材就會(huì)有失去超導(dǎo)電性的危險(xiǎn)。一旦失超，就會(huì)導(dǎo)致帶材的損壞。
3)韌性差，不易彎曲，使用不便為了提高超導(dǎo)芯中MgB2的致密性，現(xiàn)有方法中所 用的包套層通常為高強(qiáng)度的金屬或合金，以便獲得直徑更細(xì)小的線材，然后再輥壓成帶。高 強(qiáng)度金屬包套腔的存在使得帶材整體韌性不夠，帶來(lái)使用和運(yùn)輸?shù)睦щy。例如現(xiàn)有方法制 作的厚度0. 5mm,寬度4mm的超導(dǎo)帶材，其彎曲而不損害超導(dǎo)芯性能的曲率半徑通常在1米 左右，而在制作磁體上使用超導(dǎo)帶時(shí)，通常需要把它繞在半徑不大于15cm的圓柱型磁 體上，因此現(xiàn)有方法制作的超導(dǎo)帶材，很難真正用于商業(yè)磁體的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種MgB2超導(dǎo)帶材的制作方法，采用本發(fā)明方法制備的 皿8化超導(dǎo)帶致密性及其晶粒連接性好，臨界電流密度高，適合商業(yè)應(yīng)用，電流密度分布均 勻，疲勞壽命較高。且該方法工藝簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方 法，其具體作法是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將無(wú)定形硼均勻分布在導(dǎo)電基片上，形成0. 1 2. Omm厚的無(wú)定形硼層；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋鎂或鎂合金的薄片，薄片厚度0. 1 2. 0mm，通過(guò) 碾壓使硼層與鎂或鎂合金的薄片完全結(jié)合，形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將B步的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至550 800°C后，保溫0. 1-3小時(shí)后冷卻，結(jié)合體中的Mg-硼即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上涂覆金屬、金屬合金、金屬氧化物、碳化硅 或類金剛石作為保護(hù)層，形成由基片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即得。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1)超導(dǎo)帶材的致密性好，臨界電流密度顯著提高，滿足商業(yè)應(yīng)用的需要。由于制 作過(guò)程中，在基片上均勻涂覆B層，然后覆蓋Mg層，先熱處理生成二硼化鎂，即表層的鎂向 里層的硼擴(kuò)散，而在硼層原位生成二硼化鎂，再在外面涂保護(hù)層。避免了在包裹層內(nèi)直接將 Mg與B混合在一起，導(dǎo)致在熱處理反應(yīng)過(guò)程中Mg向B擴(kuò)散時(shí)在Mg位留下孔洞的缺陷。因 此本發(fā)明生成的超導(dǎo)層，致密無(wú)孔，臨界電流密度顯著提高，性能明顯改善。實(shí)驗(yàn)證明， 本發(fā)明方法制備的帶材的臨界電流密度可提高2-4倍，在溫度20K、3T磁場(chǎng)條件下，Jc可達(dá) 1200-2000A/mm2。
2)電流密度分布均勻，材料的疲勞壽命高。本發(fā)明采用涂覆方法制備超導(dǎo)帶 材，機(jī)械碾壓只是在涂覆有硼和覆蓋鎂的基片上進(jìn)行，而不是對(duì)圓柱形材料的碾壓，因此制 備的帶材的超導(dǎo)層橫截面均勻，電流密度在超導(dǎo)層中分布均勻。由于電流分布均勻，因此其 散熱性能更好，不會(huì)導(dǎo)致局部過(guò)熱，從而大大降低了材料“失超”的危險(xiǎn)，提高了材料的疲勞壽命ο
3)本發(fā)明通過(guò)在金屬基片上，采用Mg擴(kuò)散的方式生成MgB2超導(dǎo)層，覆蓋保護(hù)層 后，經(jīng)切割加工，即可獲得MgB2超導(dǎo)帶材，較之現(xiàn)有方法將混合粉裝入阻擋層管，以及裝入 包套管中并密封等復(fù)雜手工操作，其工藝簡(jiǎn)單，操作容易，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
上述A步中的導(dǎo)電基片為厚度為0. 2-lmm的鐵0 )、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈮 (Nb) XuNi合金、合金。這種材料和厚度的導(dǎo)電基片其彎曲脆裂的曲率半徑小于5cm， 拉伸強(qiáng)度大于lOMPa，其韌性遠(yuǎn)高于高強(qiáng)度金屬包套腔。從而使制得的帶材的韌性好，易于 彎曲，運(yùn)輸和使用方便?？梢院苋菀椎貙⑺@在半徑不大于15cm的圓柱性磁體上，非常適 合于醫(yī)療核磁共振超導(dǎo)磁體(MRI)等15 26K溫度，小于5T磁場(chǎng)的商業(yè)磁體的應(yīng)用，具有 很好的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
上述A步的無(wú)定形硼中還加有摻雜劑，摻雜劑和無(wú)定形硼的化學(xué)計(jì)量比為 0. 001 0.3;摻雜劑為納米碳化硅、蘋果酸(C4H6O5)、對(duì)二甲氨基苯甲醛(C9H11NO)、甲苯(C7H8)、乙基苯(C8H1Q)、Ti、a 或納米氧化鈥Ho2O3中的一種或一種以上的混合物。這樣，通 過(guò)化學(xué)摻雜引入雜質(zhì)和缺陷，增加超導(dǎo)材料在磁場(chǎng)作用下其內(nèi)部有效的磁通釘扎中 心，有效提高18化超導(dǎo)材料在磁場(chǎng)下的臨界電流密度。
下面結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 3mm的 Fe基片上形成0. Imm厚的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為金屬鈦粉，鈦粉與無(wú)定形硼 的化學(xué)計(jì)量比為0.05 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋一層0. Imm厚度的鎂片，通過(guò)輾壓使Mg箔片和硼 層完全結(jié)合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至550°C 后，保溫3小時(shí)后冷卻，結(jié)合體中的Mg-硼即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層金屬Cu作為保護(hù)層，形成由基 片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
該對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 11mm，臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為 38K，在3T外磁場(chǎng)和20K時(shí)，臨界電流密度為1100A/mm2 ；在自身磁場(chǎng)和24K時(shí)，臨界電流密 度為 1800A/_2。
實(shí)施例2
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 5mm的 Cu基片上，形成Imm厚的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為納米碳化硅，碳化硅與無(wú)定形 硼的化學(xué)計(jì)量比為0.1 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋Imm厚的鎂片，通過(guò)碾壓使Mg箔片和硼層完全結(jié) 合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至660°C 后，保溫30分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-硼即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層ZnO作為保護(hù)層，形成由基片、 MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為1. 2mm，臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為3 和 外磁場(chǎng)3T，20K溫度下，臨界電流密度1500A/mm2，在自身磁場(chǎng)和24K時(shí)，臨界電流密度為 3100A/mm2。
實(shí)施例3
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為Imm的 NiZr合金基片上形成2mm厚的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為蘋果酸，蘋果酸與無(wú)定 形B的化學(xué)計(jì)量比為0.3 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋2mm厚的鎂片，通過(guò)碾壓使Mg箔片和硼層完全結(jié) 合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至800°C 后，保溫20分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-硼即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層碳化硅作為保護(hù)層，形成由基 片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為3mm，臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為35K，在 外磁場(chǎng)2T，20K溫度下，臨界電流密度1700A/mm2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為 2100A/mm2。
實(shí)施例4
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 2mm的 Ni基片上形成0. 3mm厚的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為納米氧化鈥(Ho2O3)，摻雜劑 氧化鈥和無(wú)定形B的化學(xué)計(jì)量比為0.001 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋0. 5mm厚的Mg3Fh合金，通過(guò)碾壓使硼層和Mgfe2 合金完全結(jié)合；形成鎂合金-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至800°C 后，保溫10分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-B即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層Al2O3作為保護(hù)層，形成由基片、 MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 4mm,臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為36K， 在外磁場(chǎng)2T，20K溫度下，臨界電流密度2300A/mm2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為 3700A/W。
實(shí)施例5
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為Imm的Al 合金片上，形成2mm厚的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為對(duì)二甲氨基苯甲醛(C9H11NO), 對(duì)二甲氨基苯甲醛與無(wú)定形B的化學(xué)計(jì)量比為0.025 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋2mm厚的鎂片，通過(guò)碾壓使Mg箔片和硼層完全結(jié) 合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至800°C 后，保溫20分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-B即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層金屬TW2作為保護(hù)層，形成由 基片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 2mm,臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為33K， 在外磁場(chǎng)3T，20K溫度下，臨界電流密度2000A/mm2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為 4700A/W。
實(shí)施例6
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 2mm的 鈮(Nb)基片上，形成0. 3mm厚的的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為納米SiC、甲苯；摻 雜劑中的納米SiC、甲苯和無(wú)定形硼層的化學(xué)計(jì)量比為0.05 0. 1 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋0. 5mm厚的Mg 2Cu合金片，通過(guò)碾壓使硼層和Mg 層完全結(jié)合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至700°C 后，保溫10分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-B即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層類金剛石薄膜作為保護(hù)層，形 成由基片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 4mm,臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為34K， 在外磁場(chǎng)3T，20K溫度下，臨界電流密度1700A/mm2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為 2500A/mm2o
實(shí)施例7
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 2mm的 Nb基片上形成0. 3mm厚的的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為納米SiC、乙基甲苯和金屬 鈦粉；納米SiC、乙基苯和金屬鈦粉和無(wú)定形硼層的化學(xué)計(jì)量比為0.1 0. 1 0. 05 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋0. 5mm厚的Mg 2Cu合金片，通過(guò)碾壓使硼層和Mg 層完全結(jié)合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至800°C 后，保溫6分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-B即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層類金剛石薄膜作為保護(hù)層，形 成由基片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成5根寬Icm的長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 4mm,臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為35K， 在外磁場(chǎng)2T，20K溫度下，臨界電流密度3100A/mm 2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為4300A/mm2。
實(shí)施例8
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 3mm的Cu基片上， 形成0. Imm厚的無(wú)定形硼層；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋一層0. Imm厚度的鎂片，通過(guò)碾壓使Mg箔片和硼 層完全結(jié)合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至550°C 后，保溫3小時(shí)后冷卻，結(jié)合體中的Mg-B即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層CuNi作為保護(hù)層，形成由基片、 MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將E步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 18mm,臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為39K， 在外磁場(chǎng)2T，20K溫度下，臨界電流密度1000A/mm2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為 5100A/mm2。
實(shí)施例9
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
為一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法 是
A、涂覆硼層采用涂覆的方法將含摻雜劑的無(wú)定形硼均勻分布在厚度為0. 2mm的 CuNi上，形成0. 3mm厚的的無(wú)定形硼層；無(wú)定形硼中的摻雜劑為rLr ；摻雜劑rLr和無(wú)定形硼 層的化學(xué)計(jì)量比為0.25 1 ；
B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋0. 5mm厚的Mg2Cu合金片，通過(guò)碾壓使硼層和Mg層 完全結(jié)合；形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；
C、熱處理將所述的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至800°C 后，保溫10分鐘后冷卻，結(jié)合體中的Mg-B即形成MgB2超導(dǎo)層；
D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體上噴涂上一層類金剛石薄膜作為保護(hù)層，形 成由基片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；
E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即獲得MgB2超導(dǎo)帶材。
對(duì)本例的帶材進(jìn)行測(cè)試，測(cè)出超導(dǎo)層的厚度為0. 32mm,臨界超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為38K， 在外磁場(chǎng)2T，20K溫度下，臨界電流密度1500A/mm 2，在自身磁場(chǎng)和26K時(shí)，臨界電流密度為 3000A/W。
權(quán)利要求
1.一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其具體作法是A、涂覆硼層采用涂覆的方法將無(wú)定形硼均勻分布在導(dǎo)電基片上，形成0.1 2. Omm厚 的無(wú)定形硼層；B、覆蓋鎂層在硼層的上面覆蓋鎂或鎂合金的薄片，薄片厚度0.1 2. 0mm，通過(guò)碾壓 使硼層與鎂或鎂合金的薄片完全結(jié)合，形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；C、熱處理將B步的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至550 800°C 后，保溫0. 1-3小時(shí)后冷卻，結(jié)合體中的Mg-硼即形成MgB2超導(dǎo)層；D、涂保護(hù)層在C步處理后的結(jié)合體超導(dǎo)層表面上涂覆金屬、金屬合金、金屬氧化物、 碳化硅或類金剛石薄膜作為保護(hù)層，形成由基片、MgB2超導(dǎo)層和保護(hù)層組成的復(fù)合體；E、切割加工將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶，即得。
2.如權(quán)利要求1所述的一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其特征在于所述A步中 的導(dǎo)電基片為厚度為0. 2-lmm的鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鈮(Nb)、CuNi合金或 NiZr合金。
3.如權(quán)利要求1所述的一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其特征在于所述A步的 無(wú)定形硼中還加有摻雜劑，摻雜劑和無(wú)定形硼的化學(xué)計(jì)量比為0. 001 0. 3 ；摻雜劑為納米 碳化硅、蘋果酸(C4H6O5)、對(duì)二甲氨基苯甲醛(C9H11NO)、甲苯(C7H8)、乙基苯(C8Hltl)、Ti、^ 或 納米氧化鈥(Ho2O3)中的一種或一種以上的混合物。
全文摘要
一種二硼化鎂超導(dǎo)帶材的制作方法，其作法是A、采用涂覆的方法將無(wú)定形硼均勻分布在導(dǎo)電基片上，形成0.1～2.0mm厚的無(wú)定形硼層；B、在硼層的上面覆蓋鎂或鎂合金的薄片，薄片厚度0.1～2.0mm，碾壓，形成鎂-硼-基片的結(jié)合體；C、將B步的結(jié)合體放入熱處理爐中，在氬氣保護(hù)氣氛下，升溫至550～800℃，保溫0.1-3小時(shí)，冷卻；D、在C步處理后的結(jié)合體上涂覆金屬、金屬氧化物、碳化硅或類金剛石薄膜作為保護(hù)層，形成復(fù)合體；E、將D步的復(fù)合體切割成長(zhǎng)帶。本發(fā)明方法制備的MgB2超導(dǎo)帶致密性及其晶粒連接性好，臨界電流密度高，適合商業(yè)應(yīng)用，電流密度分布均勻，疲勞壽命高。方法簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01B13/00GK102034575SQ201010545549
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者潘熙鋒, 趙勇 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)