超导线材的连接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超导材料连接技术领域，具体涉及一种1%82超导线材的连接方法。
【背景技术】
[0002]二硼化镁(MgB2)材料的超导电性于2001年由日本科学家首次发现，该材料是一种具有简单二元结构的非金属化合物，其超导临界转变温度(TJ在零场下约为39K，是目前已知的具有最高T。的简单二元化合物，是液氢温度范围内、即20K左右中低场超导磁体应用的首选材料。但是与高温氧化物超导材料相似，MgB2是一种类似于陶瓷性质的脆性化合物，在弯曲、拉伸、扭转等外力作用下均可导致其超导传输性能造成不可逆的衰减。所以一般采用先绕制后反应(W&R)的工艺，即首先将绝缘后但未反应的1882线(带)材绕制成螺线管线圈或饼状线圈，其中不同线圈之间的超导线材首尾相连，然后将线圈整体进行热处理，通过Mg-B之间的化学成相反应形成具有超导性能的MgB2超导线圈。一般的MgB 2超导磁体由多个MgB2线圈叠加而成，这就需要制作多个MgB 2超导接头。
[0003]超导接头的质量直接影响磁体的性能，而通常超导接头处两根导线之间晶粒连接时可能存在弱连接现象，导致接头部位的超导传输能力低于MgB2线材基体。在磁体运行过程中，由于焦耳热等因素导致磁体失超甚至损伤磁体，所以要求超导接头必须具有较低的电阻。对于MRI超导磁体系统来说，一般要求MgB2超导接头的电阻小于I X 10 w欧姆。
[0004]截至目前，尚未发现有关MgB2超导线材的连接并得到电阻小于1X10 欧姆的超导接头的相关研究见诸报道。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种MgB2超导线材的连接方法。该方法结合孔型压制和粉末烧结工艺将两根1882超导线材连接在一起，其中孔型压制使接头部位结合强度较高，同时后续烧结热处理过程能够保证在接头部位形成良好的MgB2超导相，从而实现两根MgB 2超导线材的超导连接接头。该方法能够解决PIT工艺制备单根线材长度的限制，进而促进MgB2超导线材的实用化进程。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种1%82超导线材的连接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、分别对第一 1882超导线材和第二 MgB 2超导线材进行酸洗处理，然后将酸洗处理后的第一 MgB2超导线材的待连接端和酸洗处理后的第二 MgB 2超导线材的待连接端均修磨成斜坡状；
[0008]步骤二、在步骤一中修磨后的第一 MgB2超导线材的待连接端端面上铺覆Mg-B混合粉末，然后将铺覆有Mg-B混合粉末的第一 1882超导线材的待连接端和修磨后的第二 MgB 2超导线材的待连接端进行对接；所述Mg-B混合粉末由Mg粉与无定形B粉按摩尔比(1.0?1.1): 2混合均匀而成；
[0009]步骤三、将Nb箔包覆于步骤二中对接后的第一 1882超导线材和第二 MgB 2超导线材外，然后将Cu管套装于Nb箔外，得到待压制品；
[0010]步骤四、将步骤三中所述待压制品装入孔型模具中，然后将装有待压制品的孔型模具置于油压机中，压制、脱模后得到压制品；
[0011]步骤五、将步骤四中所述压制品置于烧结炉中进行烧结处理，自然冷却后得到连接后的MgBiJS导线材。
[0012]上述的一种1&82超导线材的连接方法，其特征在于，步骤一中所述酸洗处理的酸液为硝酸溶液，所述硝酸溶液中1^03与H 20的摩尔比为1: (1.5?2)。
[0013]上述的一种1&82超导线材的连接方法，其特征在于，步骤一中对第一 MgB 2超导线材和第二 1882超导线材进行酸洗处理之前，预先对第一 MgB 2超导线材的待连接端和第二MgB2超导线材的待连接端均进行蜡封处理以防止酸液腐蚀。
[0014]上述的一种1&82超导线材的连接方法，其特征在于，步骤二中所述Mg粉的质量纯度不小于99%，所述Mg粉的粒度不大于44 μ m。
[0015]上述的一种1&82超导线材的连接方法，其特征在于，步骤二中所述无定形B粉的质量纯度不小于99%，所述无定形B粉的粒度为0.3 μπι?0.5 μπι。
[0016]上述的一种1〖82超导线材的连接方法，其特征在于，步骤三中所述Nb箔的厚度为0.05mm ?0.2mm0
[0017]上述的一种MgB2超导线材的连接方法，其特征在于，步骤四中所述压制的压强为1MPa?20MPa，所述压制的时间为30s?120s。
[0018]上述的一种MgB2超导线材的连接方法，其特征在于，步骤五中所述烧结处理的温度为660°C?680°C，所述烧结处理的时间为Ih?2h。
[0019]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0020]1、本发明采用孔型压制和粉末烧结相结合的工艺连接两根1%82超导线材，孔型压制后接头部位中Mg-B混合粉体具有较高的致密度，同时所连接的两根超导线材的接头部位结合强度较高，接头部位具有一定的抗弯曲性能，能够保证线材在实际使用过程中承受一定的外加机械力作用或低温励磁过程中的洛仑兹力作用。
[0021]2、本发明将两根1%82超导线的接头部位材均打磨成斜破状，最大限度地保证了1882超导粉体的接触面积，结合后续烧结热处理工艺，可在接头部位形成良好的超导连接性能，所制备1882超导线材接头部位的电阻小于1X10 w欧姆。
[0022]3、本发明结合孔型压制和粉末烧结工艺将两根MgB2超导线材连接在一起，孔型压制使接头部位结合强度较高，同时后续烧结热处理过程能够保证在接头部位形成良好的MgB2超导相，从而实现两根MgB 2超导线材的超导连接接头。本发明能够解决PIT工艺制备单根线材长度的限制，进而促进MgB2超导线材的实用化进程。
[0023]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
【附图说明】
[0024]图1为本发明待压制品的结构示意图。
[0025]附图标记说明:
[0026]1-1 一第一 MgB2超导线材； 1_2—第二 MgB 2超导线材；
[0027]2一Mg-B 混合粉末；3—Nb 猜；
[0028]4—Cu 管。
【具体实施方式】
[0029]实施例1
[0030]本实施例MgB2超导线材的连接方法包括以下步骤:
[0031]步骤一、首先，将第一 1882超导线材1-1的待连接端和第二 MgB 2超导线材1_2的待连接端均进行蜡封处理，用以防止线材中的MgB2前驱体粉末被酸液腐蚀；然后，将第一1882超导线材1-1和第二 MgB 2超导线材1-2均置于硝酸溶液中进行酸洗处理，用以除去外部的Cu包套层，所述硝酸溶液中HNOr^ H2O的摩尔比为1: 1.8 ;之后，将酸洗处理后的第一皿882超导线材1-1的待连接端和酸洗处理后的第二 MgB 2超导线材1-2的待连接端均修磨成斜坡状，斜坡角度(水平面与倾斜面的夹角)为5。；
[0032]步骤二、首先，将质量纯度不小于99 %，粒度不大于44 μ m的Mg粉与质量纯度不小于99 %，粒度为0.3μπι?0.5μπι的无定形B粉按摩尔比1: 2混合均匀，得到Mg-B混合粉末2，然后，将Mg-B混合粉末2均匀铺覆在步骤一中修磨后的第一 1882超导线材1-1的待连接端的端面上，之后，将铺覆有Mg-B混合粉末2的第一 1882超导线材1-1的待连接端与修磨后的MgB2超导线材二 1-2的待连接端进行对接；
[0033]步骤三、将厚度为0.15mm的Nb箔3包覆于步骤二中所述第一 1882超导线材1_1和第二皿882超导线材1-2外，然后将Cu管4套装于Nb箔3外，得到待压制品(所述待压制品的结构如图1所不);
[0034]步骤四、将步骤三中所述待压制品装入孔型模具中，然后将装有待压制品的孔型模具置于油压机中，利用油压机对待压制品进行压制，控制压制压强为15MPa，压制时间为60s，脱模后得到压制品；
[0035]步骤五、将步骤四中所述压制品置于烧结炉中进行烧结处理，控制烧结温度为660°C，烧结时间为2h，自然冷却后得到连接后的MgB2超导线材。
[0036]对本实施例连接后的1882超导线材的接头部位进行检测，测得本实施例连接后的皿882超导线材的接头部位的电阻为8.5X10 12欧姆，由此可知，经本实施例连接后的MgB2超导线材，其接头部位具有良好的超导连接性能。
[0037]实施例2
[0038]本实施例MgB2超导线材的连接方法包括以下步骤:
[0039]步骤一、首先，将第一 1882超导线材1-1的待连接端和第二 MgB 2超导线材1_2的待连接端均进行蜡封处理，用以防止线材中的MgB2前驱体粉末被酸液腐蚀；然后，将第一1882超导线材1-1和第二 MgB 2超导线材1-2均置于硝酸溶液中进行酸洗处理，用以除去外部的Cu包套层，所述硝酸溶液中HNOr^ H2O的摩尔比为1: 1.6 ;之后，将酸洗处理后的第一皿882超导线材1-1的待连接端和酸洗处理后的第二 MgB 2超导线材1-2的待连接端均修磨成斜坡状，斜坡角度(水平面与倾斜面的夹角)为10° ;
[0040]步骤二、首先，将质量纯度不小于99%，粒度不大于44 μ m的Mg粉与质量纯度不小于99 %，粒度为0.3μπι?0.5μπι的无定形B粉按摩尔比1.1: 2混合均匀，得到Mg-B混合粉末2，然后，将Mg-B混合粉末2均匀铺覆在步骤一中修磨后的第一 1882超导线材1-1的待连接端的端面上，之后，将铺覆有Mg-B混合粉末2的第一 1882超导线材1-1的待连接端与修磨后的MgB2超导线材二 1-2的待连接端进行对接；
[0041]步骤三、将厚度为0.15mm的Nb箔3包覆于步骤二中所述第一 1882超导线材1_1和第二皿882超导线材1-2外，然后将Cu管4套装于Nb箔3外，得到待压制品(所述待压制品的结构如图1所不);
[0042]步骤四、将步骤三中所述待压制品装入孔型模具中，然后将装有待压制品的孔型模具置于油压机中，利用油压机对待压制品进行压制，控制压制压强为lOMPa，压制时间为120s，脱模后得到压制品；
[0043]步骤五、将步骤四中所述压制品置于烧结炉中进行烧结处理，控制烧结温度为670°C，烧结时间为1.5h，自然冷却后得到连接后的MgB2超导线材。
[0044]对本实施例连接后的1882超导线材的接头部位进行检测，测得本实施例连接后的皿882超导线材的接头部位的电阻为1.2X 10 11欧姆，由此可知，经本