[0027]圖10表示供給在超導(dǎo)性恢復(fù)裝置中加壓的氧來(lái)恢復(fù)超導(dǎo)性的裝置。
[0028]圖11表示根據(jù)溫度變化的ReBCO高溫超導(dǎo)體物質(zhì)的晶格變化。
[0029]圖12表示根據(jù)真空度變化的ReBCO高溫超導(dǎo)體層和銀穩(wěn)定劑層的熔融溫度變化。 [0030]圖13表示針對(duì)通過(guò)接合裝置接合的超導(dǎo)線材利用超導(dǎo)性恢復(fù)裝置恢復(fù)超導(dǎo)性后， 與母材線材相同的臨界電流特性。
[0031]圖14為通過(guò)以往的焊接技術(shù)接合的超導(dǎo)線材的接合部電流-電壓曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征以及實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特 征的方法更加明確。但是，本發(fā)明不局限于以下所公開(kāi)的實(shí)施例，能夠以相互不同的各種方 式實(shí)施，本實(shí)施例只用于使本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容更加完整，有助于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員完整地理解發(fā)明的范疇，本發(fā)明根據(jù)發(fā)明要求保護(hù)范圍而定義。在說(shuō)明書全文 中，相同的附圖標(biāo)記指相同的結(jié)構(gòu)要素。
[0033]以下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的第二代ReBCO高溫超導(dǎo)線材接合裝 置及利用其的接合方法。
[0034]圖1為圖示本發(fā)明一實(shí)施例的第二代ReBCO高溫超導(dǎo)線材接合裝置的剖視圖，圖2 為簡(jiǎn)要表示接合裝置的結(jié)合結(jié)構(gòu)的分解立體圖，圖3為表示超導(dǎo)線材的層疊結(jié)構(gòu)的剖視圖。 [0035]參照?qǐng)D1至圖3,圖示的本發(fā)明一實(shí)施例的第二代ReBCO高溫超導(dǎo)線材接合裝置100 包括腔室110、供氧部170、真空栗150、壓力測(cè)定裝置160、加壓裝置165、支撐支架120、加熱 器140、支架夾具30、壓接塊130、溫度測(cè)定裝置180及計(jì)時(shí)器190。
[0036]超導(dǎo)線材10可由基板層12、緩沖層14、超導(dǎo)體層16及穩(wěn)定劑層18構(gòu)成。
[0037]優(yōu)選地，為了實(shí)施接合工序，并為了使一對(duì)高溫超導(dǎo)線材10接合部的電阻幾乎為 "0"，通過(guò)化學(xué)濕式刻蝕或等離子干式刻蝕去除穩(wěn)定劑層18,并互相接觸露出的ReBCO超導(dǎo) 體層16來(lái)施加壓力，從而在微細(xì)部分熔融或固相狀態(tài)下，互相擴(kuò)散多個(gè)原子來(lái)進(jìn)行接合。 [0038] 此時(shí)，超導(dǎo)體層16可由作為超導(dǎo)體的ReBCO(ReBa2Cu3〇7-X，其中，Re為稀土類元素，0 = x = 0.6)形成。更詳細(xì)地，Re:Ba:Cu的摩爾比優(yōu)選為1:2:3,對(duì)于其的氧(0)的摩爾比（7-x) 優(yōu)選為6.4以上。這是因?yàn)樵赗EBCO中，相對(duì)于1摩爾稀土類元素的氧(0)的摩爾比小于6.4的 情況下，喪失ReBCO的超導(dǎo)性，從而可變成常導(dǎo)體。
[0039] 腔室110由可開(kāi)閉的結(jié)構(gòu)形成，雖然未圖示，但可在上部面附著把手，從而更容易 進(jìn)行開(kāi)閉。并且，在腔室110的一側(cè)設(shè)有供氧部170、真空栗150、壓力測(cè)定裝置160、加壓裝置 165、溫度測(cè)定裝置180及計(jì)時(shí)器190。
[0040] 在腔室110的一面和另一面形成有一對(duì)超導(dǎo)線材流入部，使得待接合的一對(duì)超導(dǎo) 線材10分別從兩面流入。此時(shí)，優(yōu)選地，在一對(duì)超導(dǎo)線材流入部中，在流入部入口分別形成 有可固定超導(dǎo)線材10的夾具20。
[0041] 真空栗150測(cè)定腔室110內(nèi)部的真空壓，并調(diào)節(jié)真空壓。在將腔室110內(nèi)部維持成真 空狀態(tài)的情況下，與真空度越高超導(dǎo)體物質(zhì)的熔融溫度越下降的情況相反，穩(wěn)定劑層的熔 融溫度上升，因而當(dāng)一對(duì)超導(dǎo)線材10的微細(xì)部分熔融擴(kuò)散接合時(shí)，只有ReBCO超導(dǎo)體層16可 熔融而進(jìn)行接合。
[0042] 優(yōu)選地，通過(guò)真空栗150將腔室110內(nèi)部維持成真空狀態(tài)，從而可更有效地進(jìn)行超 導(dǎo)線材10的接合工序。
[0043] 優(yōu)選地，壓力測(cè)定裝置160安裝于腔室110的外部，通過(guò)測(cè)定腔室110的壓力后，控 制真空栗150的驅(qū)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)腔室110內(nèi)的壓力。
[0044] 加壓裝置165由從腔室110的一側(cè)延伸至壓接塊130上部的結(jié)構(gòu)形成，從而通過(guò)向 壓接塊130施加壓力，來(lái)向一對(duì)超導(dǎo)線材10的接合部提供加壓力。
[0045] 支撐支架120在接合工序期間固定一對(duì)超導(dǎo)線材10。支撐支架120具有槽部121，上 述槽部121橫穿中間部。上述槽部121形成與超導(dǎo)線材10的橫向厚度相對(duì)應(yīng)的寬度，可在槽 部121上重疊一對(duì)超導(dǎo)線材10來(lái)支撐后進(jìn)行接合。
[0046] 支架夾具30安裝于腔室110下部，通過(guò)支撐支架120和多個(gè)結(jié)合螺釘40來(lái)螺紋結(jié) 合。支架夾具30起到支撐用于接合工序的內(nèi)部多個(gè)結(jié)構(gòu)要素的作用。在圖中圖示4個(gè)結(jié)合螺 釘40形成于支撐支架120的各邊角，但結(jié)合螺釘40的數(shù)量及位置不是必須限制于此。
[0047] 結(jié)合螺釘40通過(guò)第一螺紋孔122和第二螺紋孔32可固定支撐支架120和支架夾具 30,上述第一螺紋孔122形成于支撐支架120,上述第二螺紋孔32形成于支架夾具30。優(yōu)選 地，第一螺紋孔122和第二螺紋孔位于相對(duì)應(yīng)的位置，具有與結(jié)合螺釘40的直徑相對(duì)應(yīng)的直 徑。
[0048]壓接塊130以與在結(jié)合螺釘40的中央形成的槽部121的中央部相對(duì)應(yīng)的形狀及大 小安裝，從而在重疊于支撐支架120的槽部121來(lái)支撐的一對(duì)超導(dǎo)線材10中，去除基板層12 或穩(wěn)定劑層18后，使多個(gè)ReBCO超導(dǎo)體層16露出，來(lái)加壓超導(dǎo)體層16之間互相連接的接合 部?？墒褂弥亓炕ハ嗖煌亩喾N壓接塊130,在壓接塊130中，通過(guò)由從腔室110的外部延伸 至壓接塊130上部的結(jié)構(gòu)形成的加壓裝置165加壓一對(duì)超導(dǎo)線材10的接合部。使用人員可自 由選擇加壓力。
[0049]壓接塊130對(duì)超導(dǎo)線材10的接合部施加的加壓力相當(dāng)于0.1~30MPa范圍內(nèi)。在加 壓力小于0· IMPa的情況下，難以實(shí)現(xiàn)接合。相反，在加壓力大于30MPa的情況下，因加壓而溫 度上升，有可能產(chǎn)生穩(wěn)定劑層18也熔融的問(wèn)題。并且，有關(guān)加壓，可向位于超導(dǎo)體層16表面 的微細(xì)凹凸的每個(gè)單位面積提供高的加壓力來(lái)加快熔融，并且，在固相狀態(tài)下，促進(jìn)多個(gè)原 子的互相擴(kuò)散。
[0050] 加熱器140安裝于支架夾具30與支撐支架120之間，以使一對(duì)超導(dǎo)線材10容易接合 的方式進(jìn)行加熱。需要使超導(dǎo)體層16充分地進(jìn)行部分微細(xì)熔融及固相擴(kuò)散接合，且完成接 合后，也充分維持接合強(qiáng)度，因而加熱器140使腔室110內(nèi)部溫度成為700~1100°C。在加熱 器140的加熱溫度小于700°C的情況下，超導(dǎo)線材10的接合部不能充分互相擴(kuò)散于原子之 間，從而存在發(fā)生接合不良的問(wèn)題。相反，在腔室110內(nèi)部溫度大于ll〇〇°C的情況下，存在構(gòu) 成穩(wěn)定劑層18的銀也一樣恪融，并生成作為妨礙超導(dǎo)流動(dòng)的物質(zhì)的Re2BaCuO、BaCu〇2、CuO等 的問(wèn)題。
[0051] 并且，優(yōu)選地，加熱器140在完成接合工序后，當(dāng)為了恢復(fù)超導(dǎo)性而向腔室110內(nèi)供 給氧時(shí)，以400~650 °C溫度范圍加熱超導(dǎo)線材10,從而可順暢地?cái)U(kuò)散氧。在有效地進(jìn)行氧擴(kuò) 散的情況下，具有超導(dǎo)線材10的氧含量更高的優(yōu)點(diǎn)。
[0052] 優(yōu)選地，溫度測(cè)定裝置180形成于一對(duì)超導(dǎo)線材10接合部的一側(cè)面，通過(guò)測(cè)定進(jìn)行 一對(duì)超導(dǎo)線材10的接合工序時(shí)的溫度及超導(dǎo)性恢復(fù)時(shí)的溫度，來(lái)防止接合部的過(guò)熱等。 [0053]計(jì)時(shí)器190安裝于腔室110的一側(cè)，可通過(guò)測(cè)定接合工序及超導(dǎo)性恢復(fù)工序的最高 溫度中的維持時(shí)間及冷卻時(shí)間等，來(lái)測(cè)定每個(gè)工序中的溫度維持時(shí)間。由此，優(yōu)選地，通過(guò) 計(jì)時(shí)器190嚴(yán)格限制每個(gè)工序的維持時(shí)間來(lái)實(shí)施工序。
[0054]供氧部170可向腔室110內(nèi)部供給氧。第二代高溫超導(dǎo)線材10在真空狀態(tài)下以高溫 實(shí)施接合工序的情況下，由于損失氧而發(fā)生相變，從而失去超導(dǎo)性。因此，優(yōu)選地，超導(dǎo)線材 10的接合工序后進(jìn)行中冷，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，在400~650 °C溫度范圍，向腔室110內(nèi)供給氧， 來(lái)恢復(fù)超導(dǎo)線材10的超導(dǎo)性。
[0055]優(yōu)選地，供氧部170測(cè)定氧壓，并供給氧，從而在1~5atm范圍的加壓條件下，可向 腔室110內(nèi)部持續(xù)供給氧。將其稱為供氧退火(oxygenation annealing)處理。此時(shí)，在400 ~650°C溫度范圍下，熱處理腔室110內(nèi)部來(lái)供給氧，這是因?yàn)樵谏鲜鰷囟认?，斜方晶?(orthorhombic phase)最穩(wěn)定，因而最容易恢復(fù)超導(dǎo)性。在氧加壓力小于Iatm的情況下，氧 加壓力小于大氣壓，從而存在供氧問(wèn)題，若氧加壓力大于5atm，則由于必要以上的壓力有可 能對(duì)超導(dǎo)線材10及腔室110的耐久性產(chǎn)生影響。
[0056]圖4為圖示本發(fā)明另一實(shí)施例的第二代ReBCO高溫超導(dǎo)線材接合裝置的剖視圖。 [0057]參照?qǐng)D4,根據(jù)圖示的本發(fā)明另一實(shí)施例的第二代ReBCO高溫超導(dǎo)線材接合裝置， 利用超導(dǎo)線材接合裝置100及