[发明专利]一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺及其产物

说明书

一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺及其产物，包括如下步骤：挤压坯料的制备：获取铁基超导前驱粉，将铁基超导前驱粉装入金属管中并进行封堵获得挤压坯料；挤压成型：将挤压坯料进行挤压，挤压时挤压比为3‑18。本发明可有效提高铁基超导线材的制备效率，同时还能实现线材超导性能的提高。

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺及其产物。

背景技术

铁基超导体具有临界转变温度高、各向异性小、上临界场高等优点，适合广泛的用于能源、医疗、大科学工程等领域，是当今最具发展前景的新型高温超导体。高性能超导线带材是超导材料在强电高场实用化应用的基础。目前制备铁基超导材料一般都采用粉末装管法(Powder-in-tube，简称PIT法)，具体的，将超导粉末装入金属包套，再经过拉拔、轧制等机械加工手段制成超导线带材。很多课题组报道的通过包套拉拔、轧制所制备的铁基超导线材其传输J_C在4.2K、0-10T下已超过10⁵A/cm²，为规模化生产和应用提供的依据。

但在上述制备工艺中，为了克服铁基超导粉体难以加工的特点及防止超导线材的冷加工断裂的风险，各制备过程中单道次面减下降量一般不超过10％。以Φ8mm×Φ5mm(外径×内径)的初始银管坯料为例，当将其拉拔至Φ1.9mm往往至少需要10多道次的旋锻与10多道次的拉拔。整个铁基超导线材制备过程中工序繁琐、时间冗长，同时头尾处会舍弃较长的拉拔夹头，造成铁基超导线材制备工艺具有效率较低、获得率不高等缺点。

并且，采用上述旋锻与拉拔方式制备得到的铁基超导线带材的性能虽取得了很大的提高，但其所达到的10⁵A/cm²的临界电流密度远未达到铁基超导体对J_C的极限值(约10⁸A/cm²)，即使相比铁基薄膜或单晶(约10⁶A/cm²)仍有一定差距。而众所周知，线带材中超导相的致密度是决定载流性能的关键因素。然而众多研究表明，通过旋锻、拉拔、轧制制备的超导线材，其超导芯密度普遍不高，致密化的上限受成形工艺下的应力状态决定，进而限制了载流性能。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有铁基超导线材无法在挤压制备中制备而导致制备工序繁琐、时间冗长且超导性能不理想的缺陷，提出一种铁基超导线材制备新工艺，可有效提高铁基超导线材的制备效率，同时还能实现线材超导性能的提高。

一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺，包括如下步骤：

挤压坯料的制备：获取铁基超导前驱粉，将铁基超导前驱粉装入金属管中并进行封堵获得挤压坯料；

挤压成型：将挤压坯料进行挤压，挤压时挤压比为3-18。

在挤压成型步骤中采用的挤压模的锥角大小为30-60°，优选为30-40°。

在挤压成型步骤中采用的挤压模的材质为H13钢。

在挤压成型之前先进行预热，预热温度为20-400℃，优选的，挤压比为3-4时，可以直接采用常温进行挤压，即挤压温度为20-30℃；当挤压比越大时，可以适当增加挤压温度，当挤压比达到17-18时，可以将温度提高到300℃，有效保护模具并减小表显压力。

所述金属管的材质为Ag或Cu。

所述金属管的内外径比为：5:8。所述金属管中铁基超导前驱粉的装入量为2.5-3.6g/cm³。挤压时的挤压速度为3-10mm/s。

所述铁基超导前驱粉为Ba-122铁基超导粉体。

一种铁基超导线材，采用上述的一种单道次获得铁基超导线材的挤压制备工艺制备得到。