本发明属于超导材料线材性能测量与表征，具体涉及一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法。
背景技术：
1、粉末套管法(pit)制备的bi系高温超导线材以其高的临界电流密度(jc)和易于加工成长带的特点而成为最有希望在液氮及以下温区实现强电应用的高温超导材料之一，其潜在的应用领域包括输电电缆、变压器、故障电流限制器、马达和电机等。出于提高载流性能、降低交流损耗等目的，bi系高温超导线材的结构设计往往是单芯或多芯丝复合结构并且尽可能地降低银超比，而从坯材到最终线材的加工过程中，材料变形加工量大，且往往经过多次组装复合，因此，线材芯丝均匀性是影响超导线材最终性能的一个重要因素。
2、在pit法制备超导线材的过程中，由于粉末流动性很差，包套材料与芯丝粉末之间存在巨大的力学性能差异，芯丝的均匀性较差。线材芯丝均匀性取决于装管密度和银基体变形的均匀性。单芯线材(一次线材)或者多芯线材(二次线材)不同位置处相同芯丝的显微维氏硬度大小是反应线材芯丝均匀性的一个重要参数；此外，在长线制备过程中，易出现断线、断芯、性能波动等问题，严重制约其实用化潜能。
3、目前公开报道的bi系高温超导线材芯丝均匀性的测量方法非常有限，因此，需要一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法。该方法基于维氏硬度实验方法，对bi系高温超导线材加工过程中的一次线材、二次线材进行检测，通过不同位置处芯丝的硬度差异表征不同加工阶段的芯丝均匀性，实现了bi系高温超导线材制备过程中芯丝均匀性的实时监测，为优选bi系高温超导线材或带材制备过程中的加工参数、改善线材的芯丝均匀性提供指导方向。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、步骤一、从bi系高温超导线材的任意位置截取i段长度为l的线材，将截取的i段线材分别依次进行镶样、粗磨、细磨和抛光，得到i个试样；所述i为自然数且i≥3；
4、步骤二、采用显微维氏硬度计测量步骤一中得到的i个试样中n个芯丝的显微维氏硬度hvi-1～hvi-n，然后通过计算得到n个芯丝中每个芯丝的硬度平均值hvn；所述n为自然数且n≥1；
5、步骤三、根据步骤二中得到的硬度hvi-1～hvi-n和硬度平均值hvn，计算n个芯丝中每个芯丝的偏离度dn，然后选取n个芯丝中偏离度dn的最大值为最大偏离度dm，最后选用最大偏离度dm表征bi系高温超导线材芯丝均匀性；所述dn＝∣hvn-hvi-n∣/hvn×100％。
6、本发明基于维氏硬度实验方法，测量bi系高温超导线材不同位置和不同芯丝的显微维氏硬度，然后获得该bi系高温超导线材芯丝硬度的最大偏离度dm，用以表征bi系高温超导线材芯丝均匀性，从而通过对比加工参数相同、但银套管厚度和装管密度不同的bi系高温超导线材芯丝均匀性，为调整加工参数中的银超比提供依据，或者通过对比不同加工参数制备的bi系高温超导线材芯丝均匀性，为调整加工参数提供指导方向，最终提高了bi系高温超导线材芯丝均匀性，改善了bi系高温超导线材整体载流性能及其力学性能，促进其工程化应用过程；另外，采用维氏硬度实验方法操作简单，取样少，方便灵活，对设备要求不高。
7、上述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，当步骤一中所述bi系高温超导线材为多芯时，中间为一根芯丝，其于芯丝围绕中间的芯丝呈层状排列，在截取线材前按照由外到内的顺序选取每一层的一根芯丝并标记为芯丝1、芯丝2……，截取后i个试样中均具有芯丝1、芯丝2……，后续步骤二进行测量针对每个试样的芯丝1、芯丝2……分别进行。本发明在截取线材前对芯丝进行标记，在截取后每个试样中具有芯丝1、芯丝2……，最后测量时针对的是每一根芯丝的数据进行测量和计算偏离度。
8、上述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，步骤二中所述显微维氏硬度计测量的载荷为25g～100g。显微维氏硬度试验国家标准规定载荷范围是10g～100g，通常载荷越小，测量结果的分散性越大，对于显微维氏硬度尤为明显，本发明中bi系高温超导线材的芯丝是陶瓷粉末，采用较大载荷更有利于测量结果的准确性。
9、上述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，步骤二中所述测量中每个芯丝至少测量两个位置并求平均值，且满足相邻压痕中心间距最少为压痕对角线平均长度的2倍。本发明在每个芯丝至少测量两个位置保证了测量的准确性，提高了表征均匀性的精度，通过控制相邻压痕的距离保证了相邻压痕不会互相影响，同样也提高了表征均匀性的精度。
10、上述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，当步骤三中最大偏离度dm大于等于bi系高温超导线材芯丝硬度均匀性的预设值10％时，说明该bi系高温超导线材芯丝均匀性较差，当最大偏离度dm小于bi系高温超导线材芯丝硬度均匀性的预设值10％时，说明该bi系高温超导线材芯丝均匀性良好。
11、本发明与现有技术相比具有以下优点：
12、1、本发明基于维氏硬度实验方法，对bi系高温超导线材加工过程中的一次线材、二次线材进行检测，通过不同位置处的硬度差异表征不同加工阶段中的加工均匀性，实现了bi系高温超导线材制备过程中芯丝均匀性的实时监测，为优选bi系高温超导线材制备过程中的加工参数、改善线材的芯丝均匀性提供指导方向。
13、2、本发明通过芯丝显微维氏硬度的最大偏离度dm作为评价bi系高温超导线材芯丝均匀性的量化指标，此量化指标测量准确，操作简单，安全无损。
14、3、本发明通过监测、对比不同bi系高温超导线材芯丝均匀性，为优化bi系高温超导线材加工过程中的加工参数、银管尺寸、装管密度提供依据和指导方向，有利于提高bi系高温超导线材的芯丝均匀性，改善bi系高温超导线带材整体载流性能及其力学性能，促进其工程化应用过程。
15、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
1.一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，当步骤一中所述bi系高温超导线材为多芯时，中间为一根芯丝，其余芯丝围绕中间的芯丝呈层状排列，在截取线材前按照由外到内的顺序选取每一层的一根芯丝并标记为芯丝1、芯丝2……，截取后i个试样中均具有芯丝1、芯丝2……，后续步骤二进行测量针对每个试样的芯丝1、芯丝2……分别进行。
3.根据权利要求1所述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，步骤二中所述显微维氏硬度计测量的载荷为25g～100g。
4.根据权利要求1所述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，步骤二中所述测量中每个芯丝至少测量两个位置并求平均值，且满足相邻压痕中心间距最少为压痕对角线平均长度的2倍。
5.根据权利要求1所述的一种表征bi系高温超导线材芯丝均匀性的方法，其特征在于，当步骤三中最大偏离度dm大于等于bi系高温超导线材芯丝硬度均匀性的预设值10％时，说明该bi系高温超导线材芯丝均匀性较差，当最大偏离度dm小于bi系高温超导线材芯丝硬度均匀性的预设值10％时，说明该bi系高温超导线材芯丝均匀性良好。
