[发明专利]一种PbMo6S8超导线材的制备方法

说明书

本发明公开了一种PbMo₆S₈超导线材的制备方法，首先利用高能球磨法制备前驱粉末，然后将PbMo₆S₈前驱粉末装入到Mo管中，加工成PMS单芯线/棒材，然后再将若干PMS单芯线/棒和中心铜线/棒装入不锈钢管或Monel400包套管中二次组装、拉伸制作成多芯PMS前驱体线材，该线材经过高温熔融急热急冷处理和成相热处理后，获得PMS超导线材。本发明通过采用MRHQ和成相热处理，代替传统的扩散成相热处理，显著减少了超导体内部晶间杂质，改善晶粒连接性，从而显著提高了线材的临界电流密度。该方法简单，适合于超导长线的制备，有利于大规模的推广应用，有着巨大的商业价值。

技术领域

本发明属于低温超导材料技术领域，具体涉及一种PbMo₆S₈（简称：PMS）超导线材的制备方法。

背景技术

低温超导材料是指工作在液氦温度（4.2 K）的超导体，它们的超导转变温度（T_c）通常在25 K以下，在超导机理上满足BCS理论。Nb-Ti和Nb₃Sn超导体是目前应用最广泛的低温超导材料；Nb-Ti的T_c为9.8 K，上临界磁场（H_c2）在4.2 K下为10.8 T；Nb₃Sn的T_c为17-18K，H_c2在4.2 K下为21.5T。

Nb-Ti是属于二元金属合金超导体，线材加工比较容易，性能稳定，且成本低廉，因此被广泛应用于制作10 T以下超导磁体；例如：核磁共振成像仪（MRI）超导磁体（1.5 T、3 T或者7 T）、高能粒子加速器磁体（小于5 T）等。Nb₃Sn属于金属间化合物超导体，比较脆，不易加工，因此通常被制作成Cu、Nb、Sn等多种金属组元的复合线材，绕制成磁体线圈后，经过成相热处理，从而制作成超导磁体。由于Nb₃Sn超导体H_c2比Nb-Ti高，它通常用于制作磁场强度在10 T以上、21.5 T以下的超导磁体。

寻找具有更高上临界磁场H_c2，易于加工、且能满足更高磁场超导磁体应用的超导材料是科学家们一直持续在努力的工作。高温超导材料通常具有较高的超导转变温度，例如：Bi-2223超导体T_c为135 K，Bi-2212超导体T_c为85 K，YBCO超导体T_c为92 K，铁基122相超导体T_c为38 K，而且他们也大都具有非常高的H_c2，甚至可达到200 T。但是，目前大多数高温超导体在20 T以上强磁场领域应用仍然存在较多问题；例如，原材料成本高、制作难度大，磁体的失超保护方式存在困难等。

PMS超导体是一种典型的Chevrel相低温超导体，也属于晶界钉扎超导体，超导转变温度T_c=14~15 K，H_c2在4.2 K下最高可达51 T，不存在各向异性。PMS超导体中Pb元素可以部分或全部用Sn元素替代；当它完全被Sn替代时，则为SnMo₆S₈超导体。由于PMS超导体具有非常高H_c2，原材料成本低廉，而且可以采用粉末装管法制备，因此，它被认为在强磁场超导磁体领域具有潜在的应用价值。