[实用新型]一种含石墨烯新型YBCO涂层导体焊接接头

说明书

技术领域

本实用新型属于YBCO涂层导体焊接接头技术领域，涉及一种含石墨烯新型YBCO涂层导体焊接接头。

背景技术

YBCO涂层导体(也称YBCO CC)因其所具有的高的转变温度、高磁场下优异的载流能力，及良好的力学性能成为目前高温超导材料研究热点，具有重要的应用前景。但是，受制于目前的制备工艺，可实现商业化生产的 YBCO CC最大长度不超过1Km，在高场磁体绕制等应用中至少需要数千米以上的这类材料，因此，超导接头不可避免。

目前，常用的接头有超导接头和非超导接头两种。其中，超导接头通常采用高温扩散法制备，其工艺要领在于去除YBCO CC表面的铜稳定性，在高温环境下使得两层超导材料扩散而形成。这种方法的优点在于接头电阻非常小，但是力学性能非常差，拉伸强度通常不及原始材料的1/2.对于非超导接头，通常选用粒径较小的焊接材料，在一定的压力和温度环境中实现焊接。采用这种方法获得的接头通常具有较好的机械强度，但是由于焊接层及铜保护层的存在会带来接头电阻，如何有效的降低接头电阻的同时使超导接头具有较好的机械性能成为学术界面临的一个难题。

二维石墨烯材料具有非常高的载流子浓度、优异的力学、电学性能一直占据低维材料研究的热点。最近，实验发现石墨烯材料在极低温下具有超导电性，因此，本实用新型提出采用含石墨烯材料制备YBCO CC导体的焊接接头有望在获得高的机械性能基础上，大幅降低其接头电阻，进而进一步推动YBCO CC的工业化应用。

实用新型内容

为解决现有技术和实际情况中存在的上述问题，本实用新型提供了一种含石墨烯新型YBCO涂层导体焊接接头，包括位于两侧的YBCO涂层导体和涂层导体之间的焊接层，所述YBCO涂层导体包括铜层、银层、哈氏合金层、缓冲层、YBCO超导层，所述YBCO涂层导体之间有含石墨烯的新型焊接层。

优选地，其制备方法包括以下步骤：

1)在焊膏中添加石墨烯粉末，通过机械搅拌及超声波搅拌使石墨烯粉末最终均匀分散在焊膏中，形成含石墨烯的新型焊料；

2)用砂纸打磨靠近超导层一侧的YBCO CC表面，以去除样品表面氧化层；

3)用酒精清洗表面，并快速将含石墨烯的新型焊料涂抹于YBCO CC打磨后的表面，以免打磨好的样品表面重新被氧化；

4)将需要焊接的YBCO CC面对面贴合到一起，用纸裹附后放入焊接施压夹具定位槽内部，放入压块后将夹具置于材料压缩试验机平台，通过控制试验机，实现顶杆对焊接样品的横向预压缩，压力为1-3Mpa，保持0.5-2 分钟后，将外力移除；

5)取出样品将其平放在大块的金属平台上，开启可控温电烙铁，将温度设置为230℃，采用马蹄形焊头对焊接样品进行加热焊接，焊接过程中施加适当的压应力；最终制备到含石墨烯的新型YBCO涂层导体焊接接头。

优选地，所述焊膏选用日本千住金属有限公司M705(Sn-3.0Ag-0.5Cu) 焊膏。

优选地，所述砂纸的粒径大小为15.3μm。

优选地，所述横向预压缩的压力为2Mpa，压力保持时间为1分钟。

优选地，所述焊接施压夹具，包括紫铜夹具、压块、顶杆，所述紫铜夹具设有开口向一侧的定位槽，与所述定位槽相配设有压块，所述定位槽的上面设有圆孔，所述顶杆穿过所述圆孔，可上下移动，所述压块焊接施压时置于焊接件上面。

优选地，所述顶杆、压块的材质为不锈钢。

通过本实用新型，利用含石墨烯的新型焊接材料制备YBCO涂层导体焊接接头，可以有效降低接头电阻，减小接头在服役过程中发热及失超，同时不影响接头的力学性能，拓宽YBCO CC的应用范围，进一步推动YBCO CC 的工业化应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的含石墨烯新型YBCO涂层导体焊接接头的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的焊接施压夹具焊接施压过程示意图。

图3是本实用新型实施例的焊接施压夹具结构示意图。

图中，1、铜层，2、银层，3、哈氏合金层，4、缓冲层，5、YBCO超导层，6、含石墨烯的新型焊接层，7、压缩试验机，8、试验机传感器，9、试验机压头，10、焊接施压夹具，11、不锈钢顶杆，12、紫铜夹具，13、不锈钢压块，14、YBCO接头。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本实用新型技术方案。