CN110828056B - 一种Bi-2212超导线封头制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Bi‑2212超导线封头制作方法，包括以下步骤：(1)、制备矩形银基合金薄片；(2)、银基合金薄片中开出一道缝隙；(3)、将Bi‑2212超导线端头放置于银基合金薄片上；(4)、将银基合金薄片沿宽边方向卷起，使银基合金薄片完全包裹Bi‑2212超导线端头；(5)、将包裹有银基合金薄片的Bi‑2212超导线端头压紧；(6)、加热缝隙另一侧未包裹Bi‑2212超导线端头的银基合金薄片，融化后形成封头；(7)、加热银基合金薄片与Bi‑2212超导线端头结合位置。本发明解决了Bi‑2212超导线端头无法密封的问题。

Description

一种Bi-2212超导线封头制作方法
技术领域
本发明涉及超导线加工方法领域，具体是一种Bi-2212超导线封头制作方法。
背景技术
目前，国际上现有和在建的超导托克马克中，等离子体中心场强度最高的就是ITER装置，其等离子体中心场强度为5.3T，纵场线圈最高场达11.8T，中心螺线管的运行中瞬态最高场更是达到了13T，这已经接近了使用低温超导材料中临界场最高的Nb3Sn的性能极限。
未来DEMO、商用堆对超导磁体磁场强度、和维持时间提出了更高的要求，为了满足如此高的磁场强度，需要制作能够达到磁场>15T，电流>45kA，电磁循环万次后性能稳定要求的超导磁体。但是受低温超导线材上临界磁场的限制，目前很难制备出超过15T的磁体。
高温超导材料有着优异的上临界场、大的临界电流密度。在铜氧化物高温超导材料中，Bi-2212线材具有优异的高场载流能力、较低的交流损耗，且其对磁场表现出各向同性，可以制备成圆线，更易于电缆的绞制。其在4.2K即使外场高达45T依然能够承载具有实际应用意义的工程电流密度，因此是目前最具高场下(>20T)应用前景的高温超导材料。Bi-2212超导电缆与Nb3Sn、NbTi超导电缆的处理过程不同。需要在高温、高压、有氧气氛中进行热处理，提高Bi-2212超导线的致密度，从而提高它的性能。
目前现有的Bi-2212超导线需要在890℃的高温高压下进行热处理，为了保证超导股线的致密度，通常用长于热处理设备温度区域的超导线进行热处理，保证超导线两头处于低温区(内部超导线不发生反应或融化)，等同于两端超导线封头。Bi-2212超导线价格昂贵，这样的操作使成本提高了很多，并且很多需要使用短样品的实验无法进行或者只能在常压下进行，极大地限制了Bi-2212超导线的发展和应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种Bi-2212超导线封头制作方法，以在Bi-2212超导线端头形成封头，解决现有技术Bi-2212超导线进行热处理时端头需要处于低温区的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、制备矩形银基合金薄片，使银基合金薄片保持平整，并去除银基合金薄片表面污渍；
(2)、银基合金薄片两条平行的长边分别为长边A、长边B，以银基合金薄片一条长边A中间位置为起点，沿着垂直长边A的方向，向银基合金薄片中开出一道缝隙，缝隙平行于银基合金薄片的宽边，缝隙一端作为起点位于银基合金薄片的长边A中间位置，缝隙另一端与银基合金薄片另一条长边B间隔一段距离；
(3)、将Bi-2212超导线端头放置于银基合金薄片上靠近银基合金薄片长边B位置，Bi-2212超导线端头轴向平行于银基合金薄片的两条长边，Bi-2212超导线端头整***于缝隙的一侧，且Bi-2212超导线端头与缝隙延长线之间间隔一段距离；
(4)、将银基合金薄片沿宽边方向卷起，使银基合金薄片完全包裹Bi-2212超导线端头；
(5)、将包裹有银基合金薄片的Bi-2212超导线端头压紧，使银基合金薄片与Bi-2212超导线端头紧密接触；
(6)、将包裹好的超导线端头竖直放置，超导线位于下端，用火枪加加热缝隙另一侧未包裹Bi-2212超导线端头的银基合金薄片，使未包裹Bi-2212超导线端头的银基合金薄片融化，加热温度大于或等于1000℃，直至融化位置接近缝隙时停止加热，从而在Bi-2212超导线端头形成封头；
(7)、清除封头表面残留物，并加热银基合金薄片与Bi-2212超导线端头结合位置，加热温度为800℃-900℃，加热时间大于或等于5秒，使银基合金薄片边缘发生蠕变，提高封头的密封性。
所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中，矩形银基合金薄片的长宽比大于3。
所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中，使用酒精擦拭银基合金薄片表面以去除污渍。
所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中，缝隙的长度大于银基合金薄片宽度的1/3。
所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(5)中采用上、下压模，将包裹有银基合金薄片的Bi-2212超导线端头置于上、下压模之间，使上、下压模对合压紧包裹有银基合金薄片的Bi-2212超导线端头。
所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(6)中停止加热后，在封头表面喷涂酒精，使封头快速冷却。
有益效果：
本发明提出的Bi-2212超导线封头制作方法，解决了Bi-2212超导线端头无法密封的问题，通过本发明制作的封头密封Bi-2212超导线端头后，可将Bi-2212超导线整体进行高温热处理，使高温热处理同样可应用于较短的Bi-2212超导线，促进了Bi-2212超导材料在未来磁体中广泛应用，尤其是聚变堆用大型超导磁体。
附图说明
图1是本发明具体实施例中制备的银基合金薄片示意图；
图2是本发明具体实施例中Bi-2212超导线端头放置位置示意图；
图3是本发明具体实施例中银基合金薄片卷起后示意图；
图4是本发明具体实施例中压紧银基合金薄片示意图；
图5是本发明具体实施例中加热使银基合金薄片融化示意图；
图6是本发明具体实施例中制得的封头示意图；
图7是本发明具体实施例中加热使使银基合金薄片边缘发生蠕变示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种Bi-2212超导线封头制作方法，包括以下步骤：
(1)、如图1所示，制备矩形银基合金薄片1，使银基合金薄片1保持平整，矩形银基合金薄片的长宽比大于3，具体的：长度>15mm；宽度>5mm，厚度>0.2mm，用酒精擦拭银基合金薄片1表面以去除污渍；薄片可采用国标一号银。
(2)、如图1所示，设银基合金薄片1两条长边分别为长边A、长边B，以银基合金薄片1一条长边A中间位置为起点，向银基合金薄片1中开出一道缝隙2，缝隙2平行于银基合金薄片1的宽边，缝隙2一端作为起点位于银基合金薄片1的长边A中间位置，缝隙2另一端与银基合金薄片1另一条长边B间隔一段距离；缝隙的长度大于银基合金薄片宽度的1/3，缝隙宽度小于2mm。
(3)、如图2所示，将Bi-2212超导线端头3放置于银基合金薄片1上靠近银基合金薄片1长边B位置，Bi-2212超导线端头3轴向平行于银基合金薄片1的两条长边，Bi-2212超导线端头3整***于缝隙2一侧，且Bi-2212超导线端头3与缝隙2延长线之间间隔1mm。。
(4)、将银基合金薄片1按图2中所示的虚线并沿宽边方向(距薄片边缘2mm)卷起，使银基合金薄片1完全包裹Bi-2212超导线端头3，如图3所示。
(5)、如图4所示，采用上、下压模4、5，将包裹有银基合金薄片1的Bi-2212超导线端头3置于上、下压模4、5之间，使上、下压模4、5对合压紧包裹有银基合金薄片1的Bi-2212超导线端头3，使银基合金薄片1与Bi-2212超导线端头3紧密接触；
(6)、如图5所示，需要竖直放置，用高温火枪6加热缝隙另一侧未包裹Bi-2212超导线端头3的银基合金薄片，使未包裹Bi-2212超导线端头3的银基合金薄片融化，火焰温度大于1000℃，融化时熔融体沿图5中箭头所指竖直向下匀速移动，融化时间与银基合金薄片及长度相关，但需要在熔融体接近缝隙2位置时停止加热，从而在Bi-2212超导线端头形成封头7，封头7结构如图6所示。加热停止后，喷涂酒精快速冷却。由于熔融的银基合金充满空隙并且快速冷却，因此不会导致超导线内Bi-2212超导相融化并流出。
(7)、用酒精擦洗封头表面，清除表面残留物，用高温火枪加热银基合金与Bi-2212超导线接触部分即图7所示虚线圆内位置，加热温度为800℃-900℃，加热时间大于5秒，使银基合金发生蠕变，进一步减少可能存在的缝隙，提高密封成功率。
本发明Bi-2212超导线端头密封采用高纯度(国标一号银纯度为99.99％)Ag基合金制作成的超导线套筒，在1000℃以上的高温下进行熔融处理。Bi-2212超导线是采用粉末装管法制作的，超导线外层是银基合金，这里采用银基合金是为了防止Bi-2212超导相与封头材料反应降低超导线性能。1000℃之上的温度高于银的熔点且不会因温度太高使得导热太快超导相和银基合金一起融化。缝隙有阻止热传导太快的作用。
本发明制作完封头后，可对封头进行检测：
1、表面观察，封头成类球体，表面光滑无任何孔洞或缝隙存在；无黑色超导相析出。
2、固定好超导线，用大于50N的力拉封头，不能分离，视为封头制作牢固。
3、用高温火枪灼烧封头，温度要求大于1500℃，时间小于5秒。观察表面以及封头底部有无超导相或孔隙。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、制备矩形银基合金薄片，使银基合金薄片保持平整，并去除银基合金薄片表面污渍；
(2)、银基合金薄片两条平行的长边分别为长边A、长边B，以银基合金薄片一条长边A中间位置为起点，沿着垂直长边A的方向，向银基合金薄片中开出一道缝隙，缝隙平行于银基合金薄片的宽边，缝隙一端作为起点位于银基合金薄片的长边A中间位置，缝隙另一端与银基合金薄片另一条长边B间隔一段距离；
(3)、将Bi-2212超导线端头放置于银基合金薄片上靠近银基合金薄片长边B位置，Bi-2212超导线端头轴向平行于银基合金薄片的两条长边，Bi-2212超导线端头整***于缝隙的一侧，且Bi-2212超导线端头与缝隙延长线之间间隔一段距离；
(4)、将银基合金薄片沿宽边方向卷起，使银基合金薄片完全包裹Bi-2212超导线端头；
(5)、将包裹有银基合金薄片的Bi-2212超导线端头压紧，使银基合金薄片与Bi-2212超导线端头紧密接触；
(6)、将包裹好的超导线端头竖直放置，超导线位于下端，用火枪加加热缝隙另一侧未包裹Bi-2212超导线端头的银基合金薄片，使未包裹Bi-2212超导线端头的银基合金薄片融化，加热温度大于或等于1000℃，直至融化位置接近缝隙时停止加热，从而在Bi-2212超导线端头形成封头；
(7)、清除封头表面残留物，并加热银基合金薄片与Bi-2212超导线端头结合位置，加热温度为800℃-900℃，加热时间大于或等于5秒，使银基合金薄片边缘发生蠕变，提高封头的密封性。
2.根据权利要求1所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中，矩形银基合金薄片的长宽比大于3。
3.根据权利要求1所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中，使用酒精擦拭银基合金薄片表面以去除污渍。
4.根据权利要求1所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中，缝隙的长度大于银基合金薄片宽度的1/3。
5.根据权利要求1所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(5)中采用上、下压模，将包裹有银基合金薄片的Bi-2212超导线端头置于上、下压模之间，使上、下压模对合压紧包裹有银基合金薄片的Bi-2212超导线端头。
6.根据权利要求1所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述步骤(6)中停止加热后，在封头表面喷涂酒精，使封头快速冷却。
7.根据权利要求1所述的一种Bi-2212超导线封头制作方法，其特征在于：所述Bi-2212超导线是采用粉末装管法制作的，超导线外层是银基合金。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111704105B (zh) * 2020-06-23 2022-06-14 中国科学院半导体研究所 一种半导体/超导体异质结纳米线网络的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1887671A1 (de) * 2006-08-07 2008-02-13 Nexans Endenabschluss für ein supraleitfähiges Kabel
CN103198901A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 西北有色金属研究院 一种Bi-2212超导线/带材的制备方法
CN107104293A (zh) * 2017-04-26 2017-08-29 中国科学院合肥物质科学研究院 二低温超导电缆终端连接接头组件及其制作方法
JP2017182956A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 古河電気工業株式会社 超電導線材の接続構造
CN107863613A (zh) * 2017-09-29 2018-03-30 中国科学院电工研究所 一种超导接头及其制备方法
CN110202250A (zh) * 2019-05-08 2019-09-06 中国科学院电工研究所 一种超导导线的焊封方法及应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1887671A1 (de) * 2006-08-07 2008-02-13 Nexans Endenabschluss für ein supraleitfähiges Kabel
CN103198901A (zh) * 2013-03-29 2013-07-10 西北有色金属研究院 一种Bi-2212超导线/带材的制备方法
JP2017182956A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 古河電気工業株式会社 超電導線材の接続構造
CN107104293A (zh) * 2017-04-26 2017-08-29 中国科学院合肥物质科学研究院 二低温超导电缆终端连接接头组件及其制作方法
CN107863613A (zh) * 2017-09-29 2018-03-30 中国科学院电工研究所 一种超导接头及其制备方法
CN110202250A (zh) * 2019-05-08 2019-09-06 中国科学院电工研究所 一种超导导线的焊封方法及应用

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