[发明专利]钇-钡-铜-氧系超导带材的制造方法

说明书

本发明涉及在液氮温区工作的钇-钡-铜-氧系超导带材的制造方法。

目前，制备钇-钡-铜-氧系超导带材的方法一般为先制备出在液氮温区具有超导性能的材料，再破碎成粉末，装管拉伸变形，然后进行轧制及热处理，制成超导带材。美国物理学会（American    Institute    of    Physics）在1987年7月20日的《应用物理通讯》（Appl.Phys.Lett.）中公开了一种高Tc超导复合线的制备工艺，它的工艺路线是：混粉-压块-预烧-破碎-压块-烧结-破碎-装管-拉伸变形。该工艺路线的特点是：需经反复烧结和破碎得到在液氮温区超导的粉末。然后装管拉伸变形，再经热处理得到在液氮温区工作的超导线材。这种制造方法的缺点是工序较长，另外由于烧结后的已具有超导性的粉末体硬度高，因此在破碎成粉的这一破碎工序中对设备及破碎过程要求较高。反复破碎会给超导粉末带来污染。由于钇-钡-铜-氧超导材料对氧十分敏感，在热处理加热时放氧，在冷却时吸氧才能具备在液氮温区的超导性。而现有技术采用金属管，氧气不易进入超导线的内部，造成超导性能较低。

本发明的目的是简化超导带材的制造方法，对在液氮温区无超导性的钇-钡-铜-氧的预烧结粉末放在有纵向开口的金属管内轧制，再进行烧结，省去反复破碎工序和设备。

本发明的另一目的是找出提高钇-钡-铜-氧超导带材的Tc和Jc的方法。

本发明的制造方法是将在液氮温区Tc低于77K的无超导性的钇-钡-铜-氧预烧结粉末放在带有纵向开口的金属管中，在空气气氛下加热至700-850℃，保温5-20分钟，在600-850℃下进行热轧，道次加工率为2-10%，轧完后形成预烧结粉坯带，在空气气氛下烧结，烧结温度为900-1000℃，保温2-10小时，随炉冷却，得到在液氮温区Tc大于77K的超导带材。为了进    高已具有超导性的钇-钡-铜-氧超导带材的Tc和Jc，利用金属氧化物的高温可塑性，将带材在空气气氛下加热到700-850℃，保温2-10分钟，在300-850℃下热轧，通过压力加工提高超导带材的密度，消除微细裂纹和空隙，再将轧后的超导带材在空气气氛下热处理，热处理温度为800-900℃，保温0.5-8小时，随炉冷却，通过热处理恢复了高温超导相的超导性能。在上述工艺过程中所用的金属管为镍管，镍合金管或不锈钢管。

通过上述工艺过程，可使原来零电阻温度Tc低于77K的超导带材提高到77K以上，进入液氮温区工作，并且提高了临界电流密度Jc。

本发明的优点在于：

1.由于采用将钇-钡-铜-氧预烧结粉放入带有纵向开口的金属管中进行热轧制的工艺，因此省去了反复破碎烧结的工序和设备，与现有的工艺比较，预烧结粉更容易轧制变形，采用带有纵向开口的金属管为基体，使预烧结粉更容易充分吸氧;采用600-850℃下进行热轧，使预烧结粉与金属管结合牢固;

2.由于对在液氮温区已具有超导性能的钇-钡-铜-氧超导带材采用进一步加工和热处理的工艺，提高了超导带材的Tc和Jc，消除了超导带材上的微细裂纹和孔隙，提高致密度，改善了超导带材的机械性能，消除超导带材的加工硬化，提高了带材的韧性，在弯曲变形的条件下不降低超导性能。

以下为非限定性实施例：

实施例一：

将在液氮温区下无超导性的Y-Ba₂-Cu₃-O_9-x预烧结粉破碎，使粉末粒度小于100目，装入纵向开口的镍或镍合金或不锈钢管中，将装好粉末的管子加热至600-900℃，2-20分钟，进行热轧，第一道次加工率大于10%，以后逐渐降低加工率，终轧温度不低于300℃。将轧制后的带在空气气氛下加热到960℃进行8小时烧结，然后随炉冷却，得到在液氮温区下有超导性的Y-Ba₂-Cu₃-O_9-x超导带材，其起始转变温度为95-88K，零电阻温度77-86K，临界电流密度为20A/cm²。

实施例二：

本实施例采用起始转变温度为80-95K，零电阻温度70-85K的Y-Ba₂-Cu₃-O_9-x的超导带材。

在空气气氛下加热至700-850℃，保温5-20分钟，然后热轧，轧制温度820-830℃，加工率为5-10%，轧完冷却后，再加热至850℃，在空气下热处理10小时，随炉冷却，所得超导性能见下表（表1，2见文后）。

实施例三：