[发明专利]一种MgB2线材的电塑性拉拔装置及拉拔方法

说明书

技术领域

本发明属于MgB₂线材制备技术领域，尤其是涉及一种MgB₂线材的电塑性拉拔装置及拉拔方法。 

背景技术

新型超导材料MgB₂具有较高的转变温度(Tc＝39K)与较大的相干长度(5～6nm)，易于引入磁通钉扎等优点，同时MgB₂超导体可工作在GM制冷机温区，所以MgB₂超导体在超导电力、电子器件、国防等方面具有广阔的潜在应用领域。高J_c、高稳定的长线带材是MgB₂超导体应用的基础，因此MgB₂超导线带材制备技术研究具有重要意义。MgB₂自2001年发现至今，人们对它的晶体结构、超导机制、制备方法、应用前景等都做了大量详细的研究。简单金属化合物MgB₂的转变温度与相干长度相比铜氧化物超导体要大，因此可以通过掺杂引入有效的磁通钉扎中心来改善超导电性，使其具有较高的上临界场。研究显示，MgB₂的晶界不存在弱连接，能够承载很大的电流，无需昂贵的液氦，可以在制冷机工作温区(20K～30K)实现中低场的实际应用。目前的研究显示，医学仪器领域利用MgB₂线带材来制备MRI磁体进行人体组织成像，被认为是最有可能替代低温超导磁体，首先实现低成本大规模工业应用的超导材料，因此提高MgB₂超导线带材的均匀性、表面质量、降低断芯率并快速制备线带材是目前亟待解决的关键问题，尤其对MRI磁体的整体性能提高意义重大。 

MgB₂线材通常采用PIT技术(即粉末套管法)制备，其制备过程是：先将粉末装入Fe管或铌管，再放入铜管中进行轧制，之后拉拔到一定尺寸。加工过程中，MgB₂/Fe(Nb)/Cu复合包套线材需要进行多次中间退火以消除Cu/Fe等包套的加工硬化，线材最终加工到所需的尺寸后(如Φ1.0mm)， 可根据需要轧制成带材，最后需对线带材进行成相热处理，即可制备出具有一定临界电流密度的超导线带材，使其在低温下具有超导磁电性能。但在线材加工过程中，由于Mg、B混合粉末流动性很差，Cu/Fe包套的加工硬化非常明显，MgB₂/Fe(Nb)/Cu线径达到一定尺寸容易出现香肠鼓包缺陷，这不仅严重影响线材的表面质量，而且还会增加MgB₂/Fe(Nb)/Cu线材与模具之间的摩擦，使拔制力大幅度增加而引起线材断裂，导致线材加工到一定尺寸不能继续进行。此外，芯丝中的原始粉末还很容易在去应力退火温度区间发生相变反应，甚至其中的单质镁还会与包套发生反应，使包套材料内壁与粉末间易形成影响稳定性的高电阻层，相应使得电流损耗增加，最终使得MgB₂/Fe(Nb)/Cu线带材的传输性能变差。 

电塑性技术是近年来发展的、快速有效降低拉拔应力，增加材料塑性的一种新方法，它是通过将高强脉冲电流引入金属形变的过程中，使纠结的位错在运动电子的推动下迅速发生滑移，而宏观上产生塑性增强的现象，避免了材料的再次退火所带来的一系列副作用，改善了材料的可加工性，大大降低能耗和材料损耗，从而获得高质量的产品。目前，利用电塑性技术拉拔金属丝使塑性增强多见于钢丝、焊丝、铜丝、镁合金丝，而在MgB₂超导材料的线带材制备中采用此项技术还鲜有报道。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、设计合理、使用操作简便且生产效率高、使用效果好的MgB₂线材的电塑性拉拔装置。