本發(fā)明涉及超導(dǎo)材料領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鐵基超導(dǎo)材料具有上臨界場高、臨界電流大、各向異性小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種在中溫強(qiáng)磁場領(lǐng)域具有重大應(yīng)用潛力的新型高溫超導(dǎo)材料。與鈮系低溫超導(dǎo)材料相比，鐵基超導(dǎo)體具有高的臨界轉(zhuǎn)變溫度和臨界磁場；與銅氧化物高溫超導(dǎo)材料相比，鐵基超導(dǎo)體具有更低的材料和制備成本。

2、當(dāng)前鐵基超導(dǎo)線材的臨界電流密度已經(jīng)達(dá)到實用化水平，但在機(jī)械特性提高方面受到包套材料的制約：銀作包套材料拉伸強(qiáng)度低且不能適應(yīng)其強(qiáng)磁場應(yīng)用需求。如果利用高強(qiáng)度金屬(如蒙乃爾、不銹鋼)與銀進(jìn)行復(fù)合的方式作為包套材料，又會影響加工過程中復(fù)合體的塑性變形過程，不但難以加工，而且容易造成芯絲不均勻問題。如何在保障載流性能不降低的情況下提高線材的機(jī)械強(qiáng)度是推進(jìn)鐵基超導(dǎo)線材實用化的關(guān)鍵和難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明制備的鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料在載流性能不降低的情況下提高了機(jī)械強(qiáng)度且芯絲分布均勻。

2、本發(fā)明提供了一種鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

3、將若干單芯棒填充在銀包套中，然后將錫絲填充于單芯棒與銀包套之間的縫隙中，得到多芯復(fù)合錠；所述單芯棒包括銀管和所述銀管中的鐵基超導(dǎo)材料制備原料；

4、將所述多芯復(fù)合錠進(jìn)行循環(huán)地減面加工和間歇性地退火處理，逐漸生成銀錫合金層，得到含有銀錫合金的復(fù)合錠；所述間歇性地退火處理中退火處理的總次數(shù)≥2；

5、將所述含有銀錫合金的復(fù)合錠進(jìn)行熱處理，生成鐵基超導(dǎo)材料，得到所述鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料。

6、優(yōu)選的，所述鐵基超導(dǎo)材料的化學(xué)式為ba1-xkxfe2as2，x＝0.2～0.5。

7、優(yōu)選的，所述單芯棒的制備方法包括以下步驟：

8、將鐵基超導(dǎo)材料的制備原料混合后填入銀管然后進(jìn)行旋鍛、拉拔。

9、優(yōu)選的，所述單芯棒的直徑為所述銀包套內(nèi)徑的1/6～1/3。

10、優(yōu)選的，所述錫絲的直徑為所述銀包套內(nèi)徑的1/37～1/18。

11、優(yōu)選的，所述退火處理的總次數(shù)為3次；

12、每次退火處理的溫度獨(dú)立地為200～300℃，時間獨(dú)立地為30～120min。

13、優(yōu)選的，每次退火處理在相鄰兩次減面加工之間進(jìn)行；

14、所述含有銀錫合金的復(fù)合錠的減面率在30～60％之間時進(jìn)行退火處理。

15、優(yōu)選的，所述減面加工包括旋鍛、拉拔。

16、優(yōu)選的，所述熱處理的溫度為600～800℃，時間為0.5～2h；

17、所述熱處理在保護(hù)氛圍中進(jìn)行。

18、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備的鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料。

19、低熔點(diǎn)錫絲的加入可在退火處理時提供浸潤液相，從而有效去除芯絲之間的空隙，進(jìn)而提高各芯絲在后續(xù)加工過程中的協(xié)同變形能力，有助于獲得變形均勻的芯絲結(jié)構(gòu)。并且，間歇性地退火處理的過程中使得金屬包套銀和錫絲發(fā)生界面擴(kuò)散，逐漸生成拉伸強(qiáng)度高的銀錫合金，既保證包套材料在加工過程中保持銀的良好塑性，又可以顯著提高最終超導(dǎo)線材的拉伸強(qiáng)度；通過加工過程生成高強(qiáng)度銀錫合金層的方式，可以保存純銀-超導(dǎo)芯結(jié)構(gòu)，從而從根本上保證超導(dǎo)芯絲極高的載流性能。因此，本發(fā)明制備的鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料不但具有較高的臨界電流密度，同時其拉伸強(qiáng)度和芯絲均勻性可以得到顯著提高。

技術(shù)特征：

1.一種鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鐵基超導(dǎo)材料的化學(xué)式為ba1-xkxfe2as2，x＝0.2～0.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述單芯棒的制備方法包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述單芯棒的直徑為所述銀包套內(nèi)徑的1/6～1/3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，所述錫絲的直徑為所述銀包套內(nèi)徑的1/37～1/18。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述退火處理的總次數(shù)為3次；

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，每次退火處理在相鄰兩次減面加工之間進(jìn)行；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述減面加工包括旋鍛、拉拔。

9.權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為600～800℃，時間為0.5～2h；

10.權(quán)利要求1～9任一項所述制備方法制備的鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料及其制備方法，屬于超導(dǎo)材料領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將若干單芯棒填充在銀包套中，然后將錫絲填充于單芯棒與銀包套之間的縫隙中，得到多芯復(fù)合錠；所述單芯棒包括銀管和所述銀管中的鐵基超導(dǎo)材料制備原料；將所述多芯復(fù)合錠進(jìn)行循環(huán)地減面加工和間歇性地退火處理，逐漸生成銀錫合金層，得到含有銀錫合金的復(fù)合錠；所述間歇性地退火處理中退火處理的總次數(shù)≥2；將所述含有銀錫合金的復(fù)合錠進(jìn)行熱處理，生成鐵基超導(dǎo)材料，得到所述鐵基超導(dǎo)復(fù)合材料。間歇性地退火處理使得金屬包套銀和錫絲發(fā)生界面擴(kuò)散，逐漸生成拉伸強(qiáng)度高的銀錫合金，提高了超導(dǎo)線材的拉伸強(qiáng)度。

技術(shù)研發(fā)人員：張現(xiàn)平,馬衍偉,朱炎昌,孫喬,王棟樑,姚超,董持衡,黃河
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院電工研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7