挤压工艺制备MgB_2超导线材及其性能研究

摘要

采用粉末装管法(PIT)已经可以制备出千米量级MgB_2超导长线,但依然没有完全满足应用需求,如何继续提高线材的单根长度仍然是MgB_2超导材料研究领域的一个重要方向。在传统的原位PIT法制备MgB_2超导线材的过程中,引入挤压工艺对其进行加工处理。分别用Cu和Cu-Nb作为中心增强材料,组装两个37芯MgB_2包套,通过挤压、拉拔工艺对其进行加工处理。采用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对线材截面和断口的微观形貌进行分析,采用1μV·cm^(-1)的电压判据和标准四引线法测量样品在4.2 K下的I_c-B曲线,得出样品在该温度下的J_c-B曲线,I_c为临界电流,B为磁场强度,J_c为临界电流密度。结果发现挤压过程所有组元变形基本同步,挤压工艺有效地增加了芯丝致密度。制备的直径3.0 mm Cu芯线材在4 T,4.2 K下J_c达到2.48×10~4A·cm^(-2);Cu-Nb芯线材在4 T,4.2 K下J_c达到1.59×10~4A·cm^(-2)。采用挤压工艺加工MgB_2复合包套的途径是可行的,但挤压过程中复合体一次变形量超过90%,目前采用的导体结构需要进一步优化,将有助于提高所制备线材的长度和性能。