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1、10申请公布号CN104078558A43申请公布日20141001CN104078558A21申请号201410122847722申请日20140328102013003486320130329KRH01L39/24200601H01L39/1220060171申请人K约恩地址韩国首尔72发明人吴荣根安熙成李明勋74专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人杨生平钟锦舜54发明名称第二代REBCO高温超导体的接合方法及其接合体57摘要公开一种接合后超导性能优秀的第二代REBCO高温超导体的接合方法及其接合体。本发明的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，分别使两股第二代。
2、REBCO高温超导体的高温超导层直接接触，并在真空及REBCO包晶反应温度以下，借助固相原子扩散压接来进行接合，由此接合超导性能优秀的第二代REBCO高温超导体，并通过供氧退火处理来恢复在进行接合中由于氧原子的移动扩散而失去的氧而损失的超导性能。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书9页附图12页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图12页10申请公布号CN104078558ACN104078558A1/2页21一种第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，包括步骤（A），准备作为接合对象的两股第二代REBCO高温超导体，REBCO高温超。
3、导体分别包括基板、REBCO（REBA2CU3O7X，在此RE为稀土材料，X为0X06）高温超导层及其它层；步骤（B），分别在上述第二代REBCO高温超导体的接合部位钻孔；步骤（C），分别刻蚀上述第二代REBCO高温超导体的接合部位来去除铜和/或银层，来在接合部位中露出第二代REBCO高温超导层；步骤（D），向接合炉投入第二代REBCO高温超导体后，以使两个上述第二代REBCO高温超导层的露出面直接接触或使上述第二代REBCO高温超导层的两个露出面与第三个第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层的露出面直接接触的方式，排列REBCO高温超导体；步骤（E），在大气压的状态下，在上述。
4、接合炉对第二代REBCO高温超导层的露出面的两侧边缘固相压接铜稳定化层和/或银覆盖层，来提高所有第二代REBCO高温超导体的接合强度；步骤（F），使上述接合炉真空化，并将上述接合炉加热至REBCO包晶反应温度以下，来对上述第二代REBCO高温超导体的REBCO高温超导层的露出面进行压接，由此进行固相原子扩散；步骤（G），在氧气氛下，对上述第二代REBCO高温超导体间的接合区域进行退火处理，来分别向上述第二代REBCO高温超导体涂层间的REBCO高温超导层供氧；步骤（H），在上述第二代REBCO高温超导体涂层间的接合区域涂敷银，以在接合部位发生过电流时，使上述过电流旁通来防止发生淬灭；以及步骤（。
5、I），利用焊料或环氧树脂来加强第二代REBCO高温超导体涂层的接合部位。2根据权利要求1所述的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，上述步骤（B）中，在接合部位钻孔时，以从上述基板贯穿至上述超导层的紧下方或从基板到稳定化层的方式形成孔，各孔的直径为10100M，并以11000M的间距排列。3根据权利要求1所述的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，上述步骤（C）中，刻蚀第二代REBCO高温超导体时，利用湿式刻蚀或等离子体干式刻蚀来进行刻蚀。4根据权利要求1所述的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，上述步骤（E）中，进行固相压接时，在400以上至REBCO包。
6、晶反应温度以下的接合温度下，对上述高温超导体的接合部位施加0130MPA的压力，来进行固相压接。5根据权利要求1所述的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，上述步骤（F）中，对第二代REBCO高温超导体涂层的接合区域进行压接来进行原子扩散时，进行加热时利用外部载荷压缩。6根据权利要求1所述的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，上述步骤（G）中，对接合区域进行退火处理时，在加压高丰纯氧的气氛及200700的温度范围内向上述接合炉供氧，直到相对于上述第二代REBCO的稀土类材料1摩尔，氧成为647摩尔。7根据权利要求1所述的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于。
7、，上述步骤（H）中，在上述接合区域以240M的厚度涂敷银，以增强过电流旁通效率。权利要求书CN104078558A2/2页38一种第二代REBCO高温超导体的接合体，其特征在于，一股第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层与另一股第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层相接合，在上述高温超导层间的接合区域的两侧，一股REBCO高温超导体的REBCO高温超导层的稳定化层和/或覆盖层也直接接合于另一股REBCO高温超导体的REBCO高温超导层的稳定化层和/或覆盖层，来增强第二代REBCO高温超导体的涂层的接合能力。9根据权利要求8所述的第二代REBCO高温超导体的接合体。
8、，其特征在于，上述第二代REBCO高温超导体包括基板；缓冲层，在上述基板上形成至少一个；第二代REBCO高温超导层，形成于上述缓冲层上；银覆盖层，分别形成于第二代REBCO高温超导层上及基板上，用于使第二代REBCO高温超导层电稳定；及铜稳定化层，形成于各银覆盖层上。10根据权利要求8所述的第二代REBCO高温超导体的接合体，其特征在于，上述第二代REBCO超导体包括基板；缓冲层，在上述基板上形成至少一个；第二代REBCO高温超导层，形成于上述缓冲层上；银覆盖层，分别形成于第二代REBCO高温超导层上及基板上，用于使第二代REBCO高温超导层电稳定。权利要求书CN104078558A1/9页4。
9、第二代REBCO高温超导体的接合方法及其接合体技术领域0001本发明涉及借助包含如REBCO（REBA2CU3O7X，在此RE为稀土材料，X为0X06）的超导体的及基于供氧退火恢复超导性能的第二代高温超导体（2GHTSS）的接合方法，更详细地，涉及分别使两股第二代REBCO高温超导体的高温超导层直接接触，并通过被加压进行固相原子扩散，从而超导性能优秀的第二代REBCO高温超导体的接合方法以及通过供氧退火处理来恢复在进行接合中由于氧原子的移动扩散而失去的氧而损失的超导性能。背景技术0002通常，在以下的制造磁铁的情况下需要对第二代REBCO高温超导体涂层（CC）进行接合。0003第一，进行缠绕线。
10、圈时因超导体的长度短而为了使用为长线材需要相互接合的情况；第二，为了使缠绕了超导体的线圈相连接，需要对超导磁铁线圈间进行接合的情况；第三，需要并联连接用于运行恒定电流模式（PCM）的超导恒定电流开关时，需要对超导磁铁线圈和超导恒定电流开关间进行接合的情况。0004尤其，必须要运行恒定电流模式的超导熔融机器中，为了连接并使用超导体，需将相连接的超导体连接成如利用单一的完美地连接并物理、化学及技术上都均匀的超导体的状态。由此该超导体必须应在结束所有的缠绕操作后无任何超导性能的损失的方式运行。0005举例说，在核磁共振（NMR，NUCLEARMAGNETICRESONANCE）、磁共振成像（MRI，。
11、MAGNETICRESONANCEIMAGING）、超导磁储能（SMES，SUPERCONDUCTINGMAGNETENERGYSTORAGE）及磁力悬浮（MAGLEV，MAGNETICLEVITATION）系统等的超导磁铁及超导设备中如此。0006然而，超导体间的接合区域通常在各个方面比没有接合的区域特性低，因此在运行恒定电流模式时临界电流（IC）大大取决于超导体间的接合区域。0007因此，提高超导体间的接合区域的临界电流特性对恒定电流模式型超导设备中很重要。但是与低温超导体（LTSS）不同，高温超导体由陶瓷材料形成，因此接合后很难保持超导性能的连续性及均匀性。0008图1（A）、图1（B）。
12、示出典型的第二代REBCO高温超导体涂层。0009参照图1（A）、图1（B），第二代REBCO高温超导体100包含如REBCO（REBA2CU3O7X，在此RE为稀土材料，X为0X06）等的高温超导材料，并具有由带层叠的结构。0010如图1（A）所示，第二代REBCO高温超导体100通常至下而上包括铜稳定化层110、银覆盖层120、基板130、缓冲层140、高温REBCO超导层150、银覆盖层120及铜稳定化层110，或如图1（B）所示，至下而上包括银覆盖层120、基板130、缓冲层140、高温REBCO超导层150、银覆盖层120。0011图2（A）、图2（B）简要示出典型的第二代REBCO。
13、高温超导体的接合方法。0012图2（A）中图示的接合方法的情况下，示出对第二代REBCO高温超导体100进行说明书CN104078558A2/9页5直接相互接合的搭接（LAPJOINT）接合方式。另一方面，图2（B）中图示的接合方法的情况下，利用第三个高温超导体块200来对高温超导体100进行间接接合的架接（重叠式布置的对接，OVERLAPJOINTWITHBUTTTYPEARRANGEMENT）接合方式。0013参照图2（A）、图2（B），通常，为了接合第二代REBCO高温超导体，在超导体的超导层的表面A之间填充焊料210或其他常导电层。0014但是，采用这种方式在超导体之间进行接合之后，电。
14、流必须经过如填料或焊料210及第二代高温超导体100等的具有高电阻的常导体（不是超导体）材料，因此很难保持第二代REBCO高温超导体的超导性能。利用焊料方式时，根据超导体的类型和接合排列方式，接合区域可具有大概202800N的高电阻。发明内容0015本发明的目的在于，提供如下的第二代REBCO高温超导体的固相接合方法，利用化学湿式刻蚀或等离子体干式刻蚀来去除在第二代REBCO高温超导体的顶层的稳定化层和/或覆盖层，使两个高温超导层的表面直接接触，并在真空状态下，在接合炉的内部加热来在高温超导层的表面进行固相原子扩散，且向超导体施加压力来提高两个超导层表面接触及原子相互扩散，由此接合第二代REB。
15、CO高温超导体。0016并且，本发明提供如下的第二代REBCO高温超导体的接合方法，本发明考虑到在接合过程中从第二代REBCO超导体物质损失氧而失去超导电性质，在用适当温度重新加热的状态下向接合炉的内部供氧来保持第二代REBCO高温超导体的超导性能。0017用于达到上述目的本发明的实施例的第二代REBCO高温超导体的接合方法，其特征在于，包括步骤（A），作为接合目标，两股第二代REBCO高温超导体分别包括基板、REBCO（REBA2CU3O7X，在此RE为稀土材料，X为0X06）高温超导层及其它层；步骤（B），分别在上述第二代REBCO高温超导体的接合部位钻孔；步骤（C），分别刻蚀上述第二代R。
16、EBCO高温超导体的接合部位来去除铜和/或银层，来在接合部位中露出第二代REBCO高温超导层；步骤（D），向接合炉投入第二代REBCO高温超导体后，以使两个上述第二代REBCO高温超导层的露出面直接接触或使上述第二代REBCO高温超导层的露出面与第三个第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层的露出面直接接触的方式，排列第二代REBCO高温超导体；步骤（E），在大气压的状态下，在上述接合炉对REBCO高温超导层的露出面的两侧边缘固相压接铜（CU）稳定化层和/或银覆盖层，来提高所有第二代REBCO高温超导体的接合强度；步骤（F），使上述接合炉真空化，并将上述接合炉加热至REBCO包晶。
17、反应温度以下，来对上述第二代REBCO高温超导体的REBCO高温超导层的露出面进行压接，由此进行固相原子扩散；步骤（G），在氧气氛下，对上述第二代REBCO高温超导体间的接合区域进行退火处理，来分别向上述第二代REBCO高温超导体涂层间的REBCO高温超导层供氧；步骤（H），在上述第二代REBCO高温超导体涂层间的接合区域涂敷银，以在接合部位发生过电流时，使上述过电流旁通来防止发生淬灭；以及步骤（I），利用焊料或环氧树脂来加强第二代REBCO高温超导体涂层的接合部位。0018在本发明的第二代REBCO高温超导体的接合方法中，不使用焊料或填料，在使第二代REBCO高温超导体的表面直接相互接触的状。
18、态下，对第二代REBCO高温超导体进行固相原子扩散压接，来相对于常规的正常接合方式，可在没有接合区域的阻力而制造用于运说明书CN104078558A3/9页6行恒定电流模式（PCM）时充分长的第二代REBCO高温超导体。0019尤其，本发明的第二代REBCO高温超导体的接合方法在进行接合之前，对REBCO高温超导层进行钻孔，来在接合后进行供氧退火时提供氧扩散路径。因此，可减少用于补充氧的退火时间，并在接合第二代高温超导体后可提供优秀的超导性能。附图说明0020参照附图，本发明的以上及其他目的、特征及优点将通过以下的具体实施方式会更加明显地体现。0021图1（A）、图1（B）示出通常的第二代RE。
19、BCO高温超导体的结构。0022图2（A）、图2（B）简要示出借助焊料的典型的第二代REBCO高温超导体的接合方法。0023图3（A）、图3（B）、图3（C）、图3（D）简要示出本发明的典型的第二代REBCO高温超导体的接合方法。0024图4为简要示出根据本发明的一实施例的在真空状态下借助供氧退火恢复超导性能的REBCO高温超导体的接合方法的流程图。0025图5（A）、图5（B）示出第二代REBCO高温超导体间的接合部位进行钻孔过程的例。0026图6为示出进行钻孔后去除稳定化层和/或覆盖层的第二代REBCO高温超导体的例。0027图7（A）、图7（B）示出对第二代REBCO高温超导体进行钻孔并。
20、去除稳定化层和/或覆盖层后将第二代REBCO高温超导体利用搭接形式排列并相互接合的搭接接合的一实施例。0028图8（A）、图8（B）示出利用对重叠的第三个REBCO高温超导体块等进行钻孔，去除稳定化层和/或覆盖层，并在第二代REBCO高温超导体钻孔，去除对接排列的稳定化层和/或覆盖来使两个第二代REBCO高温超导体重叠接合的架接的一实施例。0029图9示出第二代REBCO高温超导体的纵向孔的间距DV及横向孔的间距DH）0030图10（A）、图10（B）及图11（A）、图11（B）示出能够接合稳定化层和/或覆盖层的结构。0031图12为利用本发明的借助压接的固相原子扩散及供氧退火处理的第二代RE。
21、BCO高温超导体的接合体的电流电压特性的图表。0032图13及图14示出本发明一实施例的利用借助压接及供氧退火处理的第二代REBCO高温超导体的接合体固相原子扩散的磁场的衰减特性。图13为示出液态氮中进行实验的包含接合区域的闭环第二代REBCO高温超导体的金属丝的图块，图14示出在待机状态下，描绘磁场衰减的结果显示，该磁场衰变后一旦稳定即使经过240天也一点都没减弱。具体实施方式0033以下，参照附图，对本发明的典型的实施例进行详细的说明。0034图3（A）、图3（B）、图3（C）、图3（D）简要示出借助高温超导层的直接接触的第二代REBCO高温超导体的四种接合方法。说明书CN10407855。
22、8A4/9页70035如图3（A）所示，将要接合的两股第二代REBCO高温超导体100可以设置为相向并直接相接合（搭接接合）。并且，如图3（B）、图3（C）、图3（D）的例所示，两股第二代REBCO高温超导体可通过第三个两股第二代REBCO高温超导体块200来相接合。在此例中，两股第二代REBCO高温超导体可利用各种方式通过第三个两股第二代REBCO高温超导体段200来相接合，如图3（B）所示，将第三个第二代REBCO高温超导体块200接合于排成一条线的两股第二代REBCO高温超导体100（架接），如图3（C）所示，将第三个第二代REBCO高温超导体块200接合于排成平行线的两股第二代REBC。
23、O高温超导体100（平行架接），如图3（D）所示，将第三个第二代REBCO高温超导体块200接合于排成锯齿形并相互交错的两股第二代REBCO高温超导体100（梯形架接）。0036图4为简要示出如下的本发明的一实施例的第二代REBCO高温超导体的接合方法的流程图，通过直接接触于高温超导层的借助压接的固相原子扩散，并通过进行供氧退火处理来恢复在高温下进行接合时由于氧原子的移动扩散而失去的氧而损失的超导性能。0037如图4所示，第二代REBCO高温超导体的接合方法包括准备第二代REBCO高温超导体的步骤S310；为了供氧对接合部位钻孔的步骤S320；借助刻蚀去除稳定化层和/或覆盖层的步骤S330；根。
24、据接合方式（搭接或架接）排列第二代REBCO高温超导体并放进接合炉的步骤S340；在露出的第二代REBCO高温超导体的两侧固相压接铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层的步骤S350；使接合炉真空化并利用借助压接的固相原子扩散来对第二代REBCO高温超导层进行接合的步骤S360；为了补充氧对第二代REBCO高温超导层进行退火处理的步骤S370；涂敷银（AG）的步骤S380及加强接合部位的步骤S390。0038准备REBCO高温超导体0039首先，在准备第二代REBCO高温超导体的步骤S310中，准备包括第二代REBCO（REBA2CU3O7X，在此RE为稀土材料，X为0X06）超导层的第二代。
25、REBCO高温超导体及其他层。0040图5（A）、图5（B）示出对第二代REBCO高温超导体间的接合部位进行钻孔过程的例。图5（A）示出在超导层的紧下方进行钻孔的例，图5（B）示出在第二代REBCO高温超导体的铜（CU）和/或银（AG）层的底部进行钻孔的另一例。这些例子在第二代REBCO高温超导体的结构描述中会涉及。0041参照图5（A）、图5（B），第二代REBCO高温超导体100至下而上包括银覆盖层120、基板130、缓冲层140、第二代REBCO高温超导层150及其他银覆盖层120。0042上述覆盖层通常通过自动的连续的过程中利用薄膜沉积技术来制造。上述银覆盖层120由银形成，上述基板1。
26、30可由如哈氏合金丝的金属材料形成。0043上述缓冲层140可由选自包含ZRO2、CEO2、钇稳定氧化锆（YSZ）、Y2O3、HFO2、MGO、LAMNO3（LMO）等的组的至少一个材料形成。上述缓冲层可通过外延层叠来在基板130上形成为单一的层或多重层。0044上述REBCO高温超导层150由超导REBCO（REBA2CU3O7X，在此RE为稀土材料，X为0X06）形成。优选地，REBACU的摩尔比为123，氧与稀土材料的摩尔比为64或以上。在REBCO中，如果氧与1摩尔的稀土材料的摩尔比小于64，则REBCO会失去超导性能，仅作用为常导体。0045包括REBCO在内的所有材料中，稀土材料（。
27、RE）的一个例为钇（Y）。此外，ND、GD、说明书CN104078558A5/9页8EU、SM、ER、YB、TB、DY、HO、TM等可使用为稀土材料。0046上述稳定化层110和/或上述覆盖层120堆积于REBCO高温超导层150的上表面，用于对超导层150赋予电稳定，由此保护超导层150因过电流而受损等。上述稳定化层110和/或上述覆盖层120由电阻特别低的的金属材料形成，用于在发生过电流的情况下保护REBCO高温超导层150。举例说，上述稳定化层110和/或上述覆盖层120可分别由如同铜（CU）或银（AG）等电阻特别低的金属材料形成。在部分实施例中，稳定化层可由不锈钢形成。0047对接合部。
28、位的钻孔0048其次，在接合部位钻孔的步骤S320中，微孔160形成于将要接合的第二代REBCO高温超导体的各自的部分来相连接。可利用超精密加工、激光加工等来形成微孔。各孔的直径可以为10100M，且各孔可以以11000M的间距排列。0049在退火步骤中，给第二代REBCO补充氧时为了提高退火效率，微孔160向第二代REBCO高温超导层150提供氧扩散路径，由此使超导体保持超导性能，并减少退火时间。0050钻孔可从第二代REBCO高温超导体涂层的层110层140贯穿至超导层150的紧下方（图5的类型I），或可贯穿至第二代REBCO高温超导体所有的层（图5的类型II）。0051图6示出钻孔后的超。
29、导层的表面。0052图9示出以纵向孔间距横向孔间距（DVDH）表示的钻孔的一例。0053图9中，左边的图示出接合部位的钻孔从层110140贯穿至第二代REBCO高温超导体的超导层150的紧下方的类型I，右边的图示出接合部位的钻孔贯穿至第二代REBCO高温超导体所有的超导层150的类型II。0054实验结果表示，类型I及类型II都表示与没有形成孔的状态的REBCO（VIRGIN）相同的电流电压特性，尤其，将孔只形成从基板至超导层的紧下方的类型I的情况下更接近于原状态的第二代REBCO的电流电压特性。0055并且，对纵向孔间距DV及横向孔间距DH进行如200M200M、400M400M、500M5。
30、00M等变更来进行实验的结果表示，微孔160间的间距越大，电流电压特性越优秀。尤其，相对于其他情况微孔的间距为500M的情况下，电流电压特性最优秀。0056利用刻蚀去除稳定化层和/或覆盖层0057接着，利用刻蚀去除稳定化层和/或覆盖层的步骤S330中，刻蚀第二代REBCO高温超导体涂层的上述铜（CU）稳定化层和/或上述银（AG），来使第二代REBCO高温超导层露出。可利用湿式刻蚀或等离子体干式刻蚀来进行刻蚀。0058第二代REBCO高温超导体涂层的情况下，第二代REBCO位于其内部，为了借助直接接触的第二代REBCO高温超导层间的接合，利用刻蚀去除稳定化层和/或覆盖层来使第二代REBCO高温超。
31、导层露出。0059刻蚀稳定化层和/或覆盖层时，可使用对稳定化层和/或覆盖层具有选择性的刻蚀性的抗蚀剂（RESIST）或具有与其相反的特性的抗蚀剂。0060分别查看进行刻蚀工序之前和之后进行钻孔的情况的第二代REBCO涂层的电流特性的结果，在进行刻蚀工序来去除稳定化层和/或覆盖层之前进行钻孔的情况下，相对于在相同的条件下在进行刻蚀工序来去除稳定化层和/或覆盖层之后进行钻孔的情况，第说明书CN104078558A6/9页9二代REBCO超导体的电流特性更优秀。因此，优选地，钻孔应在去除稳定化层和/或覆盖层之前进行。0061此外，与去除铜（CU）和/或银（AG）层之前和之后利用激光加工进行钻孔的情况。
32、下表面的状态相比，去除铜（CU）和/或银（AG）层之后利用激光加工进行钻孔的情况下表面更干净。0062根据REBCO高温超导体的排列的接合方式（搭接或架接）及向接合炉的REBCO高温超导体的投入0063在步骤S340中，将作为接合对象的上述第二代REBCO高温超导体投入于接合炉的内部，并在接合炉的内部以预定的方式排列。当然，第二代REBCO高温超导体可在投入于接合炉的内部之前进行排列。0064根据接合方式，上述第二代REBCO高温超导体可排列成架接方式（图7（A）、图7（B），或两股超导体涂层架接排列中露出（对接排列并露出第三个超导体涂层段来将两股半导体涂层重叠）（图8（A）、图8（B）。图7。
33、（A）、图7（B）及图8（A）、图8（B）示出在内部形成孔后进行排列的第二代高温超导体涂层。0065图7（A）及图8（A）示出钻孔从第二代高温超导体的上述层110140贯穿至超导层150的紧下方的类型I，图7（B）及图8（B）示出钻孔贯穿第二代高温超导体所有涂层的类型II。0066固相压接铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层0067参照图10及图11，在步骤S350中，一股REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层接合于另一股REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导体涂层之前，一股第二代REBCO高温超导体涂层的上述铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层和另一股第二代REBC。
34、O高温超导体涂层的上述铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层直接接触。上述铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层可在大气压状态下在接合炉中利用固相压接相互直接接触。0068上述铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层的直接接合长度可为大致23MM，但不局限于此。0069接合炉的真空化及REBCO高温超导层表面间的固相原子扩散压接0070在本步骤S360中，使接合炉的内部成真空，并在REBCO包晶反应温度以下对第二代REBCO高温超导体各自的第二代REBCO高温超导层的露出面进行借助压接的固相原子扩散。0071对铜（CU）稳定化层和/或银（AG）覆盖层进行压接后，使接合炉成真空。真空度可为P。
35、O2105MTORR。使接合炉的内部保持真空的原因是为了只令第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层利用借助压接的固相原子扩散来彼此间相接合。当氧的分压特别低的情况下，构成覆盖层的银（AG）相对于第二代REBCO构成的超导层具有更高的熔融点，由此不会造成银（AG）的熔融，即可对REBCO进行固相原子扩散。0072这种情况下，可形成如图10（A）、图10（B）及图11（A）、图11（B）中所示的第二代REBCO高温超导体接合体。0073图10（A）、图10（B）及图11（A）、图11（B）示出铜（CU）稳定化层和/或AG覆盖层的第二代高温超导体涂层体和铜（CU）稳定化层和/或上述银。
36、覆盖层。0074使接合炉真空化后，在使第二代REBCO高温超导层露出的两股（利用搭接接合）或说明书CN104078558A7/9页10三股（利用第三个第二代REBCO高温超导体段的对接排列的架接接合）彼此相接触的状态下，将上述接合炉加热至预定温度，即REBCO包晶反应温度以下的温度，对第二代REBCO高温超导层进行借助压接的固相原子扩散。0075炉可为任何形式的炉，举例说直接接触加热炉、感应加热炉、微波加热炉或其他加热炉形式。0076炉为直接加热型炉情况下，可使用陶瓷加热器。这种情况下，热量将会从陶瓷加热器直接转移至第二代REBCO高温超导体涂层。0077另一方面，炉为间接加热型炉的情况下，可。
37、使用间接加热器。这种情况下，可借助非接触加热来对第二代REBCO高温超导体涂层进行加热。并且，第二代REBCO高温超导体涂层可利用微波的非接触方式加热。0078REBCO转熔反应为如下。0079REBA2CU3O7X（RE123）RE123（BACUO2CUO）L（RE、BA、CU、O）RE123RE2BA1CU1O7X（RE211）L（RE、BA、CU、O）RE211L（RE,BA,CU,O）0080在此，L是指液相。0081进行REBCO转熔反应的情况下，生成BACUO2及CUO，而这些化合物抑制超导体特性。因此，根据本发明，在小于BACUO2及CUO的生成温度下进行借助压接的固相原子扩散。
38、。0082在此，对第二代REBCO高温超导体施加额外的压力，这是为了促进超导层之间的直接接触及加速原子扩散，并且防止当接合时在接合区域分会发生的如未熔合等的各种缺陷。0083优选地，接合炉的内部温度为400以上至REBCO包晶反应温度以下。接合炉的内部温度小于400的情况下，接合会不够充分。相反，接合炉的内部温度大于REBCO包晶反应温度的情况下发生液相的REBCO，并生成有害的BACUO2及CUO化合物。0084可利用重锤（WEIGHT）或空气气缸来进行加压。加压力可为01MPA至30MPA。加压力小于01MPA的情况下，加压效果不充分。相反，加压力大于30MPA的情况下，会出现第二代REB。
39、CO高温超导体的稳定性会下降的问题。0085在本发明的方法中，由于第二代REBCO高温超导体REBCO超导层直接接触于彼此，且经受借助压接的固相原子扩散，因此在第二代REBCO高温超导体之间不存在如焊料或填料的常导层，由此能够防止因在接合区域的接头阻力的焦耳热及淬灭（QUENCHING）的发生。0086第二代REBCO高温超导体的接合可利用如图7所示的搭接接合方式或图8所示的对接排列的架接接合。0087如图7所示的架接接合，对将要接合的两股第二代REBCO高温超导体100的表面进行接合，即，使第二代REBCO高温超导层的露出面彼此相向的状态下，对第二代REBCO高温超导层直接进行固相原子扩散压。
40、接。0088相反地，如图8所示，借助对接排列的架接接合的情况下，将要接合的两股第二代REBCO高温超导层100的末端以对接形式接触或以预定距离隔开。0089这种状态下，除去稳定化层和/或覆盖层的用于接合的单独的小的REBCO高温超导体块（第三个REBCO超导体）位于作为接合对象的第二代REBCO高温超导体100。之后，第三个第二代REBCO高温超导层进行借助压接的固相原子扩散，且根据负载情况对第二代REBCO高温超导层的接合部位进行压缩。说明书CN104078558A108/9页110090搭接接合的情况下，利用折叠（LAP）排列方式使一个第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层。
41、与另一个第二代REBCO高温超导体的第二代REBCO高温超导层相接触。0091另一方面，REBCO的借助压接的固相原子扩散，接合炉的内部优选地设计为以使氧分压（PO2）调节为包括真空的各种范围。0092用于向REBCO高温超导层补充氧及恢复超导性能的退火处理0093在本步骤S370中，在氧气氛下对第二代REBCO高温超导层的接合区域进行退火，来向第二代REBCO高温超导层供氧。0094借助压接的固相原子扩散的步骤S360在真空及高温（400以上）的状态下进行。但是，这种真空及高温状态中，氧（O2）从第二代REBCO高温超导层脱离。0095随着氧从第二代REBCO高温超导层脱离，相对于1摩尔的稀。
42、土材料的摩尔比氧的摩尔比会下降至64以下。这种情况下，第二代REBCO高温超导层150会发生由超导体的正斜方晶结构（ORTHORHOMBICSTRUCTURE）变为常导体的四方晶体结构（TETRAGONALSTRUCTURE）的原子结构变化，由此会失去超导性能。0096为了解决上述问题，在本退火步骤S370中，在200700的温度下加压，且通过退火来补偿第二代REBCO的氧损失，由此恢复超导性能。0097可借助对接合炉持续地进行供氧来形成氧气氛。该过程成为供氧退火，尤其，在200700的范围内进行供氧退火，该温度范围提供恢复超导性能的最稳定的正斜方晶。0098若对接合区域进行退火的加压力过低，。
43、则供氧发生问题，若加压力过高，则因过高的压力对超导体的耐久性造成问题。因此，应在130ATM下进行退火。0099由于退火是为了补充因借助压接的固相原子扩散损失的氧，退火进行至相对于REBCO的RE（稀土类材料）1摩尔，氧（O2）成为647摩尔。0100在本发明中，在对接合部位钻孔的步骤S320中，微孔160形成于第二代REBCO高温超导体涂层，由此在退火时在第二代REBCO高温超导层中提供用于扩散氧的路径。结果，恢复第二代REBCO高温超导体浮层的超导性能的退火时间将会缩短。0101如上所述，本发明的第二代REBCO高温超导体的借助压接的固相原子扩散方法中，接合第二代REBCO高温超导体之前，。
44、微孔事先形成于接合部位，来在退火时在第二代REBCO高温超导层中提供氧扩散路径，从而达到缩短退火时间并接合后保持超导性能。0102在第二代REBCO高温超导体的接合区域涂敷银（AG）0103对第二代REBCO高温超导体进行借助压接的固相原子扩散后，上述接合区域不包括铜（CU）和/或银（AG）层。因此，过电流流进接合区域时，上述过电流不绕过（旁通）接合区域，因此引起淬灭（QUENCHING）。0104为了解决该问题，在步骤S380中，在第二代REBCO高温超导体的接合部位及其周围涂敷银（AG）。0105优选地，银（AG）的涂敷厚度为240M。银（AG）的涂敷厚度小于2M的情况下，尽管涂敷了银（A。
45、G），过电流旁通的效果也不充分。相反，银（AG）的厚度大于40M的情况下，没有更好的效果，只会造成接合费用上升。0106加强第二代REBCO高温超导体的接合区域0107在第二代REBCO高温超导体的接合区域涂敷银（AG）后，在本步骤S390中，利用焊说明书CN104078558A119/9页12料或填料来加强第二代REBCO高温超导体的接合区域，由此保护接合区域免受外部应力损害。0108如上所述，本发明的方法利用第二代REBCO高温超导层的直接接触的固相扩散压接，且包括对第二代REBCO高温超导体的接合部位的钻孔，由此可提高接合效果能够确保接合后的超导性能。0109图12及图14示出通过本发明。
46、的一实施例的借助压接的固相原子扩散及供氧退火的电流电压特性及磁场衰减特性。0110参照图12可知，超导体的临界电流（IC）特性已100恢复。0111图13示出在磁场中液态氮中进行实验的包含接合区域的闭环第二代REBCO金属丝。0112在磁场衰减实验中，将NDFEB永久磁铁插入于两末端彼此相接合的第二代REBCO金属丝的闭环，来在第二代REBCO金属丝激发磁场，由此赋予超导性能。之后，去除NDFEB永久磁铁并将孔传感器设于闭环内，由此测定磁场的衰减。0113根据以下的式评价磁场的衰减。01140115B（T）在T时间内感应的磁铁（泰斯拉）0116B（TO）初期磁场（泰斯拉）0117RJOINT接。
47、头电阻（）0118L闭环的磁电感（亨利）0119T时间（秒）0120图14为描述磁场衰减结果的图表。磁场冷却过程进行了120秒后，初期感应磁场由277MT迅速衰退至274MT。初次磁场衰减停在相当于2661A的超导电流的274MT，之后的240天保持稳定。初期磁场之所以衰退，可能是由于超导电流感应而发生的，该超导电流是磁场冷却超出超导层的容量而从银稳定化层溢出的。整体电路电阻L344H是利用上面的式1017来计算出来的，该式是用于表示在恒定电流模式中模型线圈包括超导体接头的。0121以上，参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明部局限于上述实施例，而是可变形为其他不同的方式，本发明所属领域。
48、普通技术人员可理解，不变更本发明的技术思想或必须的特征的情况下，本发明可由其他具体的实现实施。因此，以上记载的实施例在任何情况下也不是用于局限的。说明书CN104078558A121/12页13图1说明书附图CN104078558A132/12页14图2说明书附图CN104078558A143/12页15图3说明书附图CN104078558A154/12页16图4说明书附图CN104078558A165/12页17图5说明书附图CN104078558A176/12页18图6说明书附图CN104078558A187/12页19图7说明书附图CN104078558A198/12页20图8说明书附图CN104078558A209/12页21图9说明书附图CN104078558A2110/12页22图10说明书附图CN104078558A2211/12页23图11图12说明书附图CN104078558A2312/12页24图13图14说明书附图CN104078558A24。