铋锶钙铜氧导线的优越性能及应用前景

1986年，IBM实验室的Bednorz和Müller在La-Ba-Cu-O体系中发现了超导转变温度T_c为30K的一种超导材料^[2]，并在后续研究中迅速突破了BCS理论给出的40K的T_c上限，并掀起了一股寻找更高T_c超导材料的浪潮。很快，在1987年，Wu等人在Y-Ba-Cu-O体系中发现了T_c在90K左右的超导材料^[3]；同年5月，Michel等人通过研究一个新的超导氧化物家族——Bi-Sr-Cu-O体系，发现接近Bi₂Sr₂Cu₂O_7+δ化学式的材料，视其含氧量的不同，这一系列材料具有从7～22K不等的超导转变温度。通过引入Ca，1988年，Maeda等人在Bi-Sr-Ca-Cu-O体系中发现了超导转变温度分别为85K和105K的超导材料^[4]。

Tarascon等人比较系统地研究了Bi系超导材料的制备、结构和性质^[5]。他们指出，在Bi-Sr-Ca-Cu-O（BSCCO）体系中，有三种不同临界温度的超导相，其理想化学计量通式为Bi₂Sr₂Ca_n-1Cu_nO_2n+4，对应n=1，2，3分别为

1）Bi₂Sr₂CuO₆，简称Bi-2201相，T_c～20K；

2）Bi₂Sr₂CaCu₂O₈，简称Bi-2212相，T_c～80K；

3）Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀简称Bi-2223相，T_c～110K。

Bi-2223超导相是一种陶瓷结构，对于超导陶瓷来说，要制备成可以实际应用的形状，如棒、带或线，普通的烧结方法是很难的。粉末套管法是一种能将脆性的超导材料包裹在金属套管里制备成导线的工艺。(www.xing528.com)

金属粉末套管（PowderInTube，PIT）法制备的Bi-2223/Ag导线由于其具有高的临界电流密度（3～7×10⁴A/cm²）、良好的热、机械及电稳定性，并且易于加工成长带，使得其率先进入了产业化生产阶段，并且被广泛认为成最有希望在液氮温区进行强电应用的高温超导材料之一^[6]。

套管工艺通常可以分成以下三个大步骤：

（1）前驱粉的合成与焙烧　将金属氧化物（或无机酸盐、有机酸盐）原料按一定成分比配料，经一系列化学工艺合成和焙烧过程后成为超导前驱粉。

（2）机械加工过程　把前驱粉压制成粉棒，装入金属套管（银管）中并密封好形成短坯；多道拉拔后形成较细的单芯线，将长单芯线截成多根短线并束集在一起，再次装入银合金管中；再经过一系列连续的拉拔工艺后，可以得到多芯线；多芯线材通过轧制最终成形为超导带材。

（3）形变热处理过程　将制成的单芯或多芯带材放入热处理炉中，热处理过程一般要进行多次，其间有中间变形过程，目的就是要将银套管内的超导前驱粉充分转化为高温超导相Bi-2223相，并且形成较强的c轴织构。