MgB2超導(dǎo)材料等靜壓成形工藝研究.pdf

1、二硼化鎂(MgB2)是截止目前臨界溫度Tc最高的簡(jiǎn)單金屬化合物超導(dǎo)體，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc達(dá)39K，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低溫超導(dǎo)體，同時(shí)又不存在高溫超導(dǎo)體中難以克服的弱連接問題，合成容易，加工簡(jiǎn)便，原材料成本低廉并且資源豐富，具有廣闊的研究和應(yīng)用前景，從而成為超導(dǎo)研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。超導(dǎo)材料由于其固有脆性，必須加工成線帶材才能應(yīng)用，而MgB2超導(dǎo)體屬于陶瓷結(jié)構(gòu)，燒制成成品后很難鍛造、擠壓成所需的形狀。而采用等靜壓工藝可以在高溫高壓條件下提高線帶材的致

2、密度，努力形成織構(gòu)組織，改善晶體的連接性，并最終提高M(jìn)gB2超導(dǎo)材料的臨界電流密度。
　　 本文通過有限元分析軟件MSC.Marc對(duì)MgB2線材的熱等靜壓過程進(jìn)行了模擬分析，得到了相對(duì)密度、等效應(yīng)力、應(yīng)變以及溫度場(chǎng)等結(jié)果，分析了保溫溫度、保壓壓力、保溫保壓時(shí)間、升溫速率、降溫速率等不同的工藝參數(shù)對(duì)MgB2線材熱等靜壓結(jié)果的影響，并運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了工藝參數(shù)。運(yùn)用DEFORM軟件模擬了MgB2線材擠壓過程并對(duì)模角、擠壓比等工藝參數(shù)

3、進(jìn)行了比較，確定了擠壓的優(yōu)化工藝。
　　 研究表明，當(dāng)初始相對(duì)密度達(dá)到0.6左右時(shí)，冷等靜壓對(duì)其相對(duì)密度的提高已經(jīng)貢獻(xiàn)不大，必須采用熱等靜壓才能繼續(xù)提高其相對(duì)密度;Marc軟件可以有效地模擬MgB2線材熱等靜壓成形過程，由模擬結(jié)果可知，MgB2線材的相對(duì)密度從中心到包套逐漸增大但并不成線性關(guān)系;線材的相對(duì)密度出現(xiàn)奇異點(diǎn)，造成整個(gè)線材臨界電流密度的減小;溫度、保壓壓力、保壓時(shí)間、降溫速率等工藝參數(shù)對(duì)MgB2等靜壓工藝結(jié)果的影響較大

4、，而升溫速率的影響較小?？傮w上說，保溫溫度越大，保壓壓力越大，保壓時(shí)間越長(zhǎng)，降溫速率越小，MgB2等靜壓成形后相對(duì)密度結(jié)果越好。MgB2線材熱等靜壓的最佳工藝參數(shù)為:保溫溫度950℃，保壓壓力200 MPa，保壓時(shí)間2.5h，升溫速率600℃/h（即升溫時(shí)間1.5h）。
　　 等靜壓成形所得的MgB2線材相對(duì)密度不均勻，很難達(dá)到完全致密，因此等靜壓成形后可以通過擠壓等擠壓成形來(lái)進(jìn)一步提高其致密度。用有限元模擬軟件Deform模擬