专利名称：由掺杂的二硼化镁粉制成的线及制作这种线的方法
技术领域：
本发明总的涉及制造二硼化镁粉的方法。特别地，本发明涉及制 造掺杂的二硼化镁粉的方法。
技术背景通常，二硼化镁在诸如磁共振成像(MRI)、发电机、电动机和故障电流限制器那样的应用中被用作为超导体。有利地，二硼化镁粉 显示出在薄膜中非常强的链接电流，它具有107人/ 112的量级的大的临界电流密度(Je)。另外，具有线、带、条等形状的二硼化镁粉显示105 A/cm2的量级的Je值。而且，这些粉的上限临界场(Hc)和不可逆转性场(Hirr)在薄膜中大于约30泰斯拉(Tesla)。通常，二硼化镁粉是通过元素镁与硼的化学反应形成的。这个过 程的结果是产生出细粉，这种粉在高磁场下呈现高电流载送能力，这 种能力在诸如MRI那种需要强大的磁体的应用中是需要的特性。然 而，现有的制造这些粉末的方法阻止二硼化镁达到非常高的工作磁场 和临界电流值，特别是当它被加工成线时。这阻止了利用这种技术用 于诸如MRI那样的应用。因此，这些粉末应当被定制成能够用于这样 的应用。例如，对于MRI应用，希望具有可以用传统的拉制方法拉制 成细线而不断裂的二硼化镁粉末。在某些情形下，这些特性可以通过 在加工粉末期间在二硼化镁粉的组成中掺杂和添加其它附加材料的组 合而达到。然而，这种掺杂和添加过程应当以这样的方式实行，即要 阻止由非超导杂质去涂覆二硼化镁的粒子。另外，希望在整个二硼化 镁粉中均匀地散布添加材料。因此，需要一种制造具有高的Jc和Hc值以及被配置成用于诸如 MRI的应用的二硼化4美粉和线的方法。发明内容按照本技术的一方面，提供具有金属基体的线。该线还包括被配 置在金属基体上的多条丝，其中多条丝中的至少一条丝含有掺杂的二 硼化镁粉。粉末包括具有化学分子式为MgB2-xSx的多个二硼化镁粒子 的第一相，其中x代表原子百分数，以及其中S代表碳、硼、氮、氧 或它们的组合。粉末还含有处在多个二硼化镁粒子中的每一个周围的 第二相，其中第二相包括碳化物、氮化物、氧化物、硼化物、氮氧化 物、硼氧化物、碳氧化物、或它们的组合。按照本技术的另一方面，提供了一种制作线的方法。该方法包括用掺杂的二硼化镁粉填充金属管中的一个孔，把金属管的末端密封， 和使金属管变形以增加金属管的长度。按照本技术的另一方面，提供了一种制作线的方法。该方法包括把第一超导线的第一末端与第二超导线的第二末端相接触，其中该超 导线包括一根超导丝，该超导丝具有包括掺杂的二硼化镁的超导成 分。该方法还包括在一个点加热第一超导线的第一末端与第二超导线 的第二末端，以便形成接合点，其中在形成接合点后具有超导成分的 超导丝与该超导丝的任何其它部分具有连续的电接触。
当参照附图阅读以下的详细说明时将更好地了解本技术的这些和 其它特性、方面和优点，其中在所有的图上相同的标号代表相同的部 件，其中图1是按照本技术的某些实施例的医疗诊断成像中使用的MRI系 统的示意图；图2 - 3是具有分布在多个粒子上的碳化硅粒子的二硼化镁粉末的 截面图；以及图4 - 5是显示按照本技术的某些实施例制造二硼化镁粉的示例性 方法的流程图；图6是显示按照4^支术的某些实施例制作线的示例性方法的流程图；图7是使用图6的方法制作的线的截面示意图；图8是图7所示的线的替换实施例的示意图；以及图9是显示按照本技术的某些实施例制作线的示例性方法的流程图。元件表10 MRI系统12 扫描仪14扫描仪控制电路16 系统控制电路
18 病人开孔20 检查台22 病人24 主磁体线圏26梯度线圏28梯度线圏30梯度线圏32 RF线團34 电源36控制电路38存储器电路40控制电路42 电路44 接口部件46操作员控制器48 计算机监视器50 计算机键盘52 计算机鼠标54 打印机56 检查控制设备58 二硼化镁粉60 二硼化镁粒子62 碳化硅涂层64 二硼化镁粉66 二硼化镁粒子68 碳化硅薄膜70 薄膜的厚度72 - 74 在制作掺碳的二硼化镁的方法中所包括的步骤 76-88 在制作掺碳的二硼化镁的方法中所包括的步骤 卯-94 在制作线的方法中包括的步骤98 超导线 100 丝 101 阻挡层 102金属基体104- 106 在制作线的方法中所包括的步骤具体实施方式
现在参照图1，磁共振成像(MRI)系统10图示地显示为包括扫 描仪12、扫描仪控制电路14和系统控制电路16。虽然MRI系统10 可包括任何适当的MRI扫描仪或检测器，但在所显示的实施例中，系 统包括全身扫描仪，它包括病人开孔18，其中可放置平台20,以便把 病人放置在所需的扫描位置。扫描仪12可以具有任何适当的类型的额 定值，包括从0.5 Tesla额定值变化到1.5 Tesla额定值和更大值的扫描 仪。扫描仪12包括一系列相关的线圈，用于产生受控的磁场，以用于 生成射频激励脉冲，以及用于检测来自病人体内的旋磁物质响应这些 脉冲的发射。在图l的示意图上，主磁体线圈24被提供来生成总体上 与病人开孔18对准的主磁场。 一系列梯度线圈26， 28和30在线圈组件中被分成组，用于在检查序列期间生成受控的梯度磁场，这将在下 面更充分地描述。射频线圈(RF) 32被提供来生成RF脉冲，用于激 励旋磁物质。在图l所示的实施例中，线圏32也用作为接收线圏。因 此，RF线圈32可被耦合到驱动和接收电路，在被动和主动模式下， 分别用于接收来自旋磁物质的发射和用于施加射频激励脉沖。替换 地，接收线圈的各种配置可以与RF线圈32分开提供。这样的线圈可 包括专门适配于目标组织的结构，诸如头部线團组件等等。此外，接 收线圏可以以任何适当的物理结构提供，包括相控阵线圈等等。在当前设想的结构中，梯度线圈26， 28和30具有不同的物理结 构以适合于它们在成像系统10中的功能。正如本领域技术人员将会看 到的，线圏由超导元件(诸如线、电缆、条或板)组成，它们被缠绕 或切割而形成线圏结构，这种线圈结构在施加控制脉冲后生成梯度 场，如下面描述的那样。在某些实施例中，超导元件包括具有第一相 和第二相的掺杂的二硼化镁粉。在某些实施例中，第一相可包括被第 二相包围的多个二硼化镁粒子。正如下面详细地描述的，第二相可包 括碳化物、硼化物、氮化物、氧化物、碳氧化物、硼氧化物、氮氧化 物、或它们的组合的粒子或薄膜。把线圏放置在梯度线圏组件内，这
可以以几种不同的顺序完成，但在本实施例中，z轴线團被放置在最里面的位置，并且一般以螺旋管形状的结构形成，这对RF磁场具有相对 较小的影响。因此，在显示的实施例中，梯度线圈^是Z轴螺线管线 團，而线圏26和28分别是Y轴和X轴线圏。
扫描仪12的线圏被外部电路控制以生成所需磁场和脉冲，并以受 控的方式从旋磁物质读出信号。正如本领域技术人员将会看到的，当 该物质，典型地是约束在病人的组织中的物质，受到主磁场作用时， 在组织中顺磁性核的各个磁矩与磁场部分地对准。当产生处在极化场 的方向上的纯磁矩时，在垂直面上的矩量的随机取向的分量通常互相 抵消。
梯度线圈26， 28和30用来生成精确受控制的磁场，它们的强度 在预定的视域上典型地随正的和负的极性而变化。当每个线團以已知 的电流激励时，最终得到的磁场梯度被叠加到主磁场，在视域上在磁 场强度的Z轴分量上产生想要的线性变化。磁场在一个方向上线性地 变化，但在另两个方向上是均匀的。
扫描仪12的线圏由扫描仪控制电路14控制，以生成想要的磁场和射频脉冲。在图l的示意图上，控制电路"包括用于在检查期间控 制所利用的脉冲序列和用于处理所接收信号的控制电路36。控制电路 36可包括任何适当的编程逻辑器件，诸如通用或专用计算机的CPU或 数字信号处理器。控制电路36还包括存储器电路38，诸如易失性和非 易失性存储器件，用于存储在由扫描仪实施的检查序列期间使用的物 理的和逻辑的轴配置参数，检查脉冲序列描述，获取的图像数据，编 程的子程序等。
控制电路36与扫描仪12的线圏之间的接口由放大和控制电路40 以及由发送和接收接口电路42管理。电路40包括用于每个梯度场线 圈的放大器，以便响应来自控制电路36的控制信号给场线圏提供驱动 电流。接口电路42包括用于驱动RF线圈32的附加放大电路。此外， 在RF线圏用来发射射频激励脉冲和接收MR信号的场合下，电路42 典型地包括开关装置，用于在主动或发射模式与被动或接收模式之间 切换RF线圏。电源(在图l上总的用标号34表示)被提供来给主磁 铁供电。最后，电路14包括接口部件44，用于与系统控制电路16交 换配置和图像数据。应当指出，虽然在本说明中指的是利用超导主磁 场磁体组件的水平圆柱开孔成像系统，但本技术也可以应用于其它各 种结构，诸如利用由超导磁体、永磁体、电磁体或这些装置的组合生 成的垂直磁场的扫描仪。系统控制电路16可包括各种各样的器件以便实现经由扫描仪控制 电路14的操作员或放射师与扫描仪12之间的接口。在所说明的实施 例中，例如操作员控制器46是以采用通用或专用计算机的计算机工作 站的形式提供的。工作站典型地还包括存储器电路，用于存储检查脉 冲序列描述、检查协议、原始的和经处理的用户和病人数据、图像数 据等等。工作站还可包括各种接口和外围驱动器，以用于接收数据和 与本地和远端设备交换数据。在所说明的实施例中，这样的设备包括 传统的计算机键盘50和替换的输入设备，诸如鼠标。打印机54被提 供来生成文档和从获取的数据重建的图像的硬件拷贝输出。计算机监 视器48被提供来实现与操作员的接口，另外，系统10可包括各种本 地和远端图像接入和检查控制设备，在图l是总的用标号56代表。这 样的设备可包括图像归档和通信系统(PACS)、远程放射学检查系统 等等。现在转到图2和3，图上显示具有第一相和第二相的掺杂二硼化镁 粉。在所说明的实施例中，掺杂二硼化镁粉包括第一相，它包括被诸 如粒子或薄膜的第二相涂层所包围的多个二硼化镁粒子。在某些实施 例中，第二相可包括碳化物、硼化物、氮化物、氧化物、碳氧化物、 硼氧化物、氮氧化物、或它们的组合。在示例性实施例中，第二相可 包括碳化硅。在另一个实施例中，第二相可包括碳氧化硅。在某些实施例中，掺杂二硼化镁粉可包括由化学分子式MgB2 —XSX 表示的多个二硼化镁粒子，其中S代表掺杂剂，和B代表化学元素硼。 在某些实施例中，S可包括一个或多个碳、硼、氧、氮或它们的组合。 在一个实施例中，S包括碳，即，二硼化镁粉是掺碳的。在其它实施例 中，S包括硼、氮或氧。在这些实施例中，二硼化镁粉是掺硼的、掺氮 的、或掺氧的。另外，x代表替代二硼化镁晶格中的硼的掺杂剂S的原 子百分数。在某些实施例中，x的数值的变化范围可以是约5%到约 15%,从约6%到约12%，和优选地是约8%到约10%。优选地，在二 硼化镁晶格中的掺杂剂S可以是均匀的。S到二硼化镁晶格中的掺杂可 以导致较高的上限临界场(Hc)。另外，把第二相诸如碳化硅粒子分布在
整个二硼化镁微结构中，可以增强临界电流密度(Jc)。如将看到的，MRI 应用需要Hc和Jc的高的数值。如图2所示，在掺杂二硼化镁粉58的某些实施例中，具有二硼化 镁粒子60的第一相可以被诸如碳化硅粒子那样的相对较小的第一相粒 子62包围。在这些实施例中，二硼化镁粒子60的尺寸可以在约20纳 米到约500微米的范围中变化，而第二相粒子62的大小则可以是约5 纳米至约50纳米。因此，由于二硼化镁粉58的相对较小的粒子尺寸， 有可能用具有更高百分率(fraction)的超导材料的这些粉末形成线， 即，比起二硼化镁粉的其它传统的电缆，具有更高的百分率的二硼化 镁。这些线进而可用来形成电缆。正如将会看到的，较高剂量的超导材料能达到高的电流密度(Ic)、 临界电流密度(Jc)、和上限临界磁场(Hc)。在示例性实施例中，在自磁 场和4K下的Ic可以是在约80 A到约1000 A的范围内。在另 一个实施 例中，Jc可以是在约105 A/cm2到约107 A/cm2的范围内。在一个实施 例中，Hc可以是在约10Tesla到约100 Tesla的范围内。图3显示图2的掺杂二硼化镁粉58的替换实施例。在所说明的实 施例中，二硼化镁粉64包括具有二硼化镁粒子66的第一相，后者被 诸如碳化硅那样的第二相的薄膜68所包围。在这个实施例中，二硼化 镁粒子66和碳化硅薄膜68可以形成核心-外壳结构，以二硼化镁粒 子66形成核心，碳化硅薄膜68形成外壳。在某些实施例中，薄膜68 的厚度70可以是几纳米的量级。在示例性实施例中，薄膜68的厚度 70可以小于约9纳米以防止由于碳化硅的非导电性质造成的渗透电流 密度的损失。图4和5是按照本发明的技术来制作掺杂二硼化镁粉的方法的示 例性实施例。在图4的说明的实施例中，掺杂二硼化镁粉以两个步骤 形成。在方块72，第一相或具有多个二硼化镁粒子的二硼化镁粉被聚 合的先驱物涂覆，后者包括被配置来产生一个或多个第二相粒子的化 学元素。例如，聚合的先驱物可包括被配置来在热处理下生产碳化硅 的化学元素。随后，在方块74，已涂覆的二硼化镁粉受到热处理，以 形成掺杂的二硼化镁粉，包括具有第二相粒子或沉积于其上的涂层的 二硼化镁粒子。正如这里使用的，术语"第二相涂层"指的是具有散布 在二硼化镁粒子整个微结构中的第二相粒子的实施例，以及也指具有
涂覆在二硼化镁粒子上的第二相薄膜的实施例。图5显示按照本发明技术的实施例来形成掺杂二硼化镁粉的更详 细的方法。在方块76，提供聚合的先驱物，其中聚合的先驱物包括被 配置来产生一个或多个第二相。聚合的先驱物例如可包括被配置来产 生碳化硅的化学元素。在一个实施例中，可以使用碳化硅的金属有机 化合物的先驱物。在示例性实施例中，碳化硅聚合先驱物可包括聚硅 氨烷、改性硅氧烷、[R3SiCH2 - Ix[ - SiR2CH2 _ ]y - [ - SiR(CH2-)1.5]z[- Si(CH2-)2类型的超级分支状态聚合碳硅烷，其中R可以是H， - CH2CH=CH2，或部分丙烯基替代的衍生物"AHPCS"，标称 [，Si(allyl)0.1H0.9CH2，n,聚丙烯酸氮化物(作为碳源)、聚环氧乙烷、 氰基环氧乙烷、碳化物、或它们的组合。在方块78,聚合先驱物被溶解在溶剂中以形成溶液。在聚合先驱 物是热塑材料的实施例中，聚合先驱物可以在控制的气氛下被预熔化 成液体，然后二硼化镁粉可以通过使用诸如研磨，高密度混合那样的 技术混合成液体从而在二硼化镁粒子上形成聚合先驱物均匀的涂覆 层。在某些实施例中，溶剂可包括一种或多种曱酮、乙醇、THF或它 们的组合。在一个实施例中，溶剂包括乙醚。在方块80，把二硼化4美粉添加到溶液中以形成混合物。二硼化4美 粉可以是在市面上买到的。随后，在步骤82， 二硼化镁粉和聚合先驱 物溶液相混合，例如通过研磨、高密度混合，以形成粉与先驱物的均 勻混合物，以及把聚合先驱物溶液涂覆在二硼化镁粒子上。另外，碳、氧、氮或硼的掺杂量可以通过添加它们相应的源以受 控的方式增加。例如，碳掺杂量可以通过把适量的诸如碳纤维、碳纳 米粒子那样的碳源添加到混合物而增加。此外，也可以把钛、锂、氧 化钇、铝、硅、和/或锆加到混合物中以进一步增强Jc。优选地，这些 添加物可以是纳米粒子的形式以方便这些添加物均匀散布到二硼化镁 粉的整体中。随后，在方块84，从溶液中去除溶剂，以形成聚合先驱物在多个 二硼化镁粒子上的涂覆层。在一个实施例中，溶剂可以从溶液中进行 蒸发而除去。在某些实施例中，溶剂的蒸发可以在惰性气体或真空中 实行，从而防止氧那样的任何不想要的污染物，进入二硼化镁粉整体。 溶剂也可以通过把在约151C温度的混合物加热到约100TC而被去除。
而且，混合物可以在惰性气体或真空中进行加热。在替换实施例中，二硼化镁粒子可以通过利用沉积技术，诸如金 属有机物化学汽相沉积、反应等离子体辅助化学汽相沉积、反应等离 子体辅助物理汽相沉积、化学汽相渗透、或它们的组合，从而以聚合 先驱物进行涂覆。在方块86 ，以聚合先驱物涂覆的二硼化镁粉可以受到过筛和/或粉 碎以得到均匀的粒子尺寸。在方块88, 二硼化镁粉受到热处理，以便 在二硼化镁粒子上形成第二相涂覆层，诸如碳化硅涂覆层，并把像碳 那样的掺杂剂扩散到二硼化镁的晶格中。在示例性实施例中，在加热期间，对先驱物进行聚合分解或高温热解以形成碳化硅，由此在二硼 化镁粒子上形成碳化硅涂覆层。在某些实施例中，热处理可以在无氧 环境下实行，以防止在粉末上形成非导电的氧化物，该氧化物会导致 Jc的减小。在另一个实施例中，热处理可以在惰性气体或真空中实行。另外，热处理可以以緩慢的速率实行，以便于掺杂剂均匀扩散到 二硼化镁晶格和第二相粒子均匀扩散到整体中。在一个实施例中，以 聚合先驱物涂覆的二硼化镁粒子可以受到烧结，以便于使第二相粒子 均匀散布和均匀掺杂。在某些实施例中，热处理可以在约14001C到约 1900"C的范围内的温度下实行。在某些实施例中，热处理在从约1小 时到约24小时的范围内的时间段内实4亍。另外，热处理可以在从约IO "大气压力到约1个大气压力的范围内的气压下实行。通过上述的各种技术制成的二硼化镁粉可以拉制成各种形状，诸 如线、缆或薄片。在一个实施例中，薄片可以用金属包住。在这个实 施例中，可以利用共同挤压(co-extrusion)或型锻来产生用金属包住 的二硼化镁片的这种复合结构。由本技术的二硼化镁粉形成的缆可以 用于成像应用，诸如MRI。如上所述，这些缆具有高的Ic、 Jc和Hc, 由此使得这些缆成为MRI应用的希望的候选者。另外，本技术的二硼 化镁粉可以容易拉制成单丝或多丝缆其直径在约为lmm到5mm的范 围内。另外，这些缆的机械强度可以适用于各种应用。在示例性实施 例中，该线/缆索受到的应力可以是在从约50 MPa到约500 MPa的范 围内，以及线/缆索经受的应变可以是在从约-1%到约1%的范围内。 在一个实施例中，线/缆的长度可以是在从约10cm到约106cm的范围 内。
图6是显示制作掺杂的二硼化镁粉线的方法的示例性实施例。在 方块90,穿过金属管的孔规定了一根空心金属管，在其中填充以掺杂 的二硼化镁粉。掺杂二硼化镁粉的粒子具有棒、丸、粉末、粒子、薄 片、或它们的组合的形式。在一个实施例中，金属管道包括铜、铜合 金、不锈钢、钽、镁、镍合金或它们的组合。在一个实施例中，孔的 半径与管的半径的比值在变形之前是约为0.1到约0.99 (方块94)。在方块92，把金属管的末端进行密封。随后，在方块94，把金属 管道变形，以增加长度而减小截面积。如有需要，线可以进一步碾压 成条或薄膜。在一个实施例中，金属管道可以通过利用诸如挤压、锻 造、碾压、型锻、拉伸或它们的组合那样的处理过程而被变形。在变 形处理后，线、条或薄膜可以进行热处理，以改进超导特性和/或机械 特性。在一个实施例中，可以在大于或等于约1小时的时间段内在大 于或等于约600"C的温度下对线进^f于热处理。该线可以有利地被形成为其它类似的导电结构，诸如碾平的带和 缠绕的多线缆。超导线可以在诸如超导磁体、电动机、变压器和发电 机那样的电磁设备中找到应用。这样的电磁设备又可以合并到更大的 系统，诸如，例如磁共振成4象系统。图7是超导线98的一个示例性实施例的截面示意图。超导线98 包括至少一条具有掺杂二硼化镁粉的丝100。丝IOO被布置在金属基体 102上。例如，金属基体102可包括被用来填充二硼化镁粉的金属管的 材料，如以上对于图6描述的。虽然图7上显示了 7条这样的丝100， 但在超导线98内可以包含有任何想要的数目的丝100，这取决于超导 线98的尺寸、每条丝100的尺寸、和超导线98的想要的特性。在一个 示例性实施例中，超导线98的直径可以在约0.5mm到约l.Omm的范 围内。另外，每条丝100的直径可以在约0.02mm到约O.lmm的范围 内。按照另一个示例性实施例， 一旦超导线98如上所述地被形成，该 线就可以被绞合以减小通过该线时的AC损耗。正如将会看到的，把线 绞合通常会减小通过线的磁通链接，这可以减小通过该线时的AC损 耗。在超导线98中形成的绞合的次数可以变化，这取决于想要的效果。 这方面可以通过参考绞合的超导线卵的"节距"而被量化。正如这里使 用的，绞合的超导线98的"节距"是指在完成一整團旋转(绞合)时线 行进的长度。例如，如果超导线被绞合以使得线在等于50mm的线的 长度上旋转一整圏，则超导线98被称为具有50mm的节距。在一个示 例性实施例中，节距可以是在约20mm到约200mm的范围内。绞合在 诸如低于例如200Hz的那些频率的低频应用中可能是特别有利的。
在制造诸如线98那样的掺杂二硼化镁超导线后，该线可被焊接或 被扩散焊接(diffusion bond)，产生的超导线的连续长度至少等于被 焊接在一起的每条超导线的长度的总长度。扩散焊接是经由原子迁移 而达到的固态相处理过程，其要被焊接的超导线的部分没有宏变形。
图8是超导线98的另一个示例性实施例的截面图的示意图。如图 7所示的实施例那样，图8所示的超导线98包括至少一条具有掺杂二 硼化镁粉的丝100。丝100被布置在金属基体102上。在某些实施例中， 金属基体102可被配置成用作为阻挡层。在其它实施例中，可以把附 加阻挡层，诸如阻挡层101，布置成至少部分围绕丝100。在这些实施 例中，在丝100被布置于金属基体102之前，按照本说明性实施例， 每条丝可以用阻挡层101来涂覆。阻挡层101例如可以包括诸如不锈 钢、钢、镍那样的非超导材料，或诸如铌那样的超导材料。此外，阻 挡层101可以具有在约O.OOlmm到约0.05mm的范围内的厚度。有利 地，阻挡层101可被用来增加各个丝100之间的电阻，由此减小通过 超导线98的AC损耗。此外，阻挡层101的使用可以减小由于在丝100 与金属基体102之间的化学反应造成的合金形成的可能性。在一个示 例性实施例中，其中放置掺杂二硼化镁粉末(例如，图6的方块90) 的金属管可以被包装在阻挡层101内，随后引入其中安排有丝100的 金属基体102。
图9显示按照本技术的实施例来制作导电线的示例性方法。在方块104，第一超导线被布置成与第二超导线相接触以形成接合点。在方块106，第一超导线的第一末端与第二超导线的第二末端在接合点处被加热以形成单条线。在一个实施例中，最终得到的超导线可以具有大于或等于第一超导线的长度或第二超导线的长度的长度。在一个实施 例中，超导线的长度可以大于或等于约10668000cm。两条线被加热的点可以是单个点，或它可以是两条线重叠的部分。接合点可以是点焊 接或对缝焊接，或是任何其它种类的想要的焊接。
接合通常使用至少一个能源来实现，诸如由光束提供的能量，其
中由该源提供的能量被引导到要被接合在 一起的超导制品的那些部 分。能量与超导制品的相互作用可以有利地被利用来实现超导制品的 接合。优选的接合的方法是电子束焊接、激光焊接、超声焊接、等离 子体电弧焊接、电阻焊接等等。在再一个实施例中，包括超导丝的暴露端的重叠部分以及包括掺 杂二硼化镁粉、二硼化镁粉或镁粉与硼粉的组合的丝材料是用电阻方 式来加热的。加热促进镁与硼之间的化学反应而产生二硼化镁。二硼 化镁可用来促进超导线的接合。在一个实施例中，接合通常发生在约650TC到约1000TC的温度下实行。通常希望以如下方式执行接合，使得在第一超导线的第一末端 与第二超导线的第二末端之间得到"跨接的超导截面"。当跨接超导截面小于在丝或带上的超导截面时，该跨接超导截面限制在所连接的超导元件中电流载送能力。所以，跨接超导截面优选地至少与在丝或带上的超导截面一样大。所形成的接合点的载流能力可以通过把电压探头焊接在超导丝带 的两个焊接面上而被测试。接合点被冷却到低于超导体的临界温度， 在监视到探头之间的电压改变的同时，流过焊接点的电流量增加。在 检测到足够的电压改变(例如约0.02微伏)时的电流是临界电流。如 果在焊接点处的载流能力小于在丝和/或带中的栽流能力，则可以在接 合处增加跨接数或跨接的尺寸，以形成更大的跨接超导截面。如上所述，这些接合方法可以有效地用来创建超导线的扩展段， 它可以有利地用于导电结构，包括(但不限于)压平的带、用多条线 形成的叠层线、和缠绕的多线缆。超导线可以在诸如(但不限于)用 于电动机的超导磁体、变压器和发电机那样的电磁设备中找到应用。 这样的电磁设备又可以合并到更大的系统，诸如，例如磁共振成像系 统。虽然本技术的二硼化镁粉是对MRI应用描述的，但将会看到，以 上公开的二硼化镁粉可以用在其它几种技术中，诸如发电、发电机、 电动机、故障限流器、或任何其它超导应用。虽然这里只显示和描述本发明的某些特性，但对于本领域技术人 员将出现许多修改方案和改变。所以，应当看到，所附权利要求打算 覆盖属于本发明的真实精神的所有的这样的修改方案和改变。
权利要求
1.一种线(98)，包括金属基体；以及多条丝(100)，它被布置在金属基体(102)上，该多条丝(100)的至少一条丝包括掺杂的二硼化镁粉(58)，该粉包括具有化学分子式为MgB2-xSx的多个二硼化镁粒子的第一相，其中S代表掺杂剂，其中S包括碳、氮、硼、氧或它们的组合，其中x代表掺杂剂在超导粉中的原子百分数；以及包围多个二硼化镁粒子中每一个的第二相，其中第二相包括碳化物、氮化物、氧化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、碳氧化物、或它们的组合。
2. 权利要求1的线(98)，其中第二相包括多个粒子、薄膜、或 二者。
3. 权利要求l的线(98),其中线的长度是在约10cm到约106cm 的范围内。
4. 权利要求1的线(98)，其中x的数值是在约8%到约10%的 范围内。
5. 权利要求l的线(98),其中线被配置成经受从约50 MPa到 约500 MPa的范围内的应力。
6. 权利要求1的线(98)，其中线被配置成经受从约-1%到约 1%的范围内的应变。
7. 权利要求l的线(98)，其中该多条丝的每条丝包括围绕的阻 挡层(101)。
8. 权利要求l的线，其中该线是绞合的。
9. 权利要求l的线，其中线具有在约20mm到约200mm的范围 内的绞合节距。
10. —种制作线(98)的方法，包括用掺杂二硼化镁粉填充金属管中的孔，该粉末包括 具有化学分子式MgB2 —xSx的多个二硼化镁粒子的第一相，其中S代表掺杂剂，其中S包括碳、氮、硼、氧或它们的组合，其中x代表掺杂剂在超导粉中的原子百分数；包围多个二硼化镁粒子中每一个的第二相，其中第二相包括碳化 物、氮化物、氧化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、碳氧化物、或它们的组合；把金属管的末端密封；以及 使金属管变形以增加金属管的长度。
全文摘要
本发明涉及由掺杂的二硼化镁粉制成的线及制作这种线的方法。本发明提供一种具有金属基体(102)的线(98)。该线(98)还包括布置在金属基体(102)上的多条丝(100)，其中多条丝(100)的至少一条丝包括掺杂的二硼化镁粉。掺杂的二硼化镁粉包括具有化学分子式为MgB<sub>2-x</sub>S<sub>x</sub>的多个二硼化镁粒子的第一相，其中x代表原子百分数，以及其中S代表碳、硼、氮、氧或它们的组合。这种粉还包括包围多个二硼化镁粒子中每一个的第二相，其中第二相包括碳化物、氮化物、氧化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、碳氧化物、或它们的组合。
文档编号H01B5/00GK101127260SQ200710137079
公开日2008年2月20日 申请日期2007年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者M·许, S·M·德卡尔, S·P·M·洛赖罗, V·S·范卡塔拉马尼 申请人:通用电气公司