Nb-50wt%Ti超导合金的临界电流及钉扎机构

采用多次时效工艺制成了最佳性能的NbTi 50超导多芯线.给出了在4.2 K下,场强接近B_c_2时的临界电流,以及透射电镜的观察结果.结合上述结果对其中的磁通钉扎机构作了详细的讨论.从而弄清了多次时效工艺的理论根据.作者指出:为了进一步提高NbTi 50合金的高场临界电流密度J_c,除了有细化的亚带和αTi沉淀外,还必须控制高场下磁通的切交流动.     

非晶Zr—Co的超导转变

测量了非晶态过渡族 Zr_(100-x)Co_x(x=20—41)合金的超导转变温度 T_c、上临界场 B_(c2)(T)和临界电流密度 J_c(H,T).T_c 随着 Co 含量 x 增加而线性地降低.上临界场 B_(c2)(T)的测量数值符合标准的 WHH 理论.电子状态密度和电子比热系数都随着 Co 含量 x 增加而降低.临界电流密度 J_c(H,T)和磁通钉扎力 F_p,相当弱,可以归因于在相干长度尺度上的结构均匀性.     

快脉冲超导磁体用NbTi超导线材的制备研究北大核心CSCD

本研究以Cu10Ni合金作为基体材料,采用组装法制备了铜比1.8,Φ0.7 mm的快脉冲超导磁体用NbTi超导线材.研究了Cu10Ni合金、时效次数和最终应变、去应力退火对快脉冲超导磁体用NbTi/Cu超导线微观组织和临界电流密度的影响.实验结果表明:采用Cu10Ni合金作为基体,时效3次且最终应变在3.5-5.0之间时,线材最终应变增大,临界电流密度呈先增大而后降低,最终趋于稳定的变化规律;最终应变为4.37时,随着热处理次数的增加,临界电流密度呈先增大而后降低的趋势,断线次数也随之明显增多.损耗的测试结果表明:采用Cu10Ni合金为基体制备的超导线材的损耗要明显小于无氧铜基体的超导线材.经过3次时效热处理且最终应变为4.37时,Cu10Ni合金为基体制备的超导线材其临界电流密度最高为2308A/mm^2(4.2K,5T,判据0.1μV/cm),损耗为40.8mJ/cm^3,(±3T,4.2K).     

快脉冲超导磁体用NbTi超导线材的制备研究

本研究以Cu10Ni合金作为基体材料,采用组装法制备了铜比1.8,Φ0.7 mm的快脉冲超导磁体用NbTi超导线材.研究了Cu10Ni合金、时效次数和最终应变、去应力退火对快脉冲超导磁体用NbTi/Cu超导线微观组织和临界电流密度的影响.实验结果表明:采用Cu10Ni合金作为基体,时效3次且最终应变在3.5-5.0之间时,线材最终应变增大,临界电流密度呈先增大而后降低,最终趋于稳定的变化规律;最终应变为4.37时,随着热处理次数的增加,临界电流密度呈先增大而后降低的趋势,断线次数也随之明显增多.损耗的测试结果表明:采用Cu10Ni合金为基体制备的超导线材的损耗要明显小于无氧铜基体的超导线材.经过3次时效热处理且最终应变为4.37时,Cu10Ni合金为基体制备的超导线材其临界电流密度最高为2308A/mm~2(4.2K,5T,判据0.1μV/cm),损耗为40.8mJ/cm~3,(±3T,4.2K).     

掺TiNb3Sn超导性能改善机制研究

在 Nb/Cu 挤压管法制备的多芯 Nb_3Sn 超导复合线中添加合金元素 Ti 使其超导性能特别是在高场下的临界电流密度 J_c 得到显著改善.T_c 值提高约0.3K,H_(c2)(0)值提高到大约29Tesla,在4.2K_2 15T 和20T 脉冲背景磁场下(脉冲上升时间为10ms),J_c(Nb_3Sn)值分别达到4.4×10~4A/cm~2和3.3×10~4A/cm~2.在实验事实基础上,认为在低温下(<43K)掺适量Ti 元素的 Nb_3Sn 会发生部分马氏体相变,并用此观点结合磁通钉扎基本原理,对掺适量 Ti元素 Nb_3Sn 超导性能显著改善的事实进行解释,得到了一个改善掺适量 Ti Nb_3Sn 超导性能的可能机制.     

不同Ti含量对NbTi超导体临界电流密度的影响

利用Nb片和Ti片交替组配加工,经扩散反应制备了Ti含量从43WT%到57WT%之间的三种不同成份的NbTi超导线.测量了三种不同成份的临界电流密度Jc,讨论了在磁场下不同Ti含量对NbTi线临界电流密度Jc的影响,并对磁通钉扎机制进行了分析.通过扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面扩散形态及微结构,并运用多源标度分析法[1]对不同成份的NbTi超导线进行了磁通钉扎力密度随磁场变化曲线的拟合.结果表明:随着含Ti量的增加,其临界电流密度在低场时很高,而在高场时的性能偏低,且下降迅速,而含Ti量低的超导线在高场时的性能更具有优势;超导线在不同磁场下的性能是由点钉扎和面钉扎两种钉扎机制共同作用决定的.     

冷加工、预脱溶对铌钛合金超导临界特性的影响

一、前言 铌钛超导合金具有较好的H-J_c(外磁场强度-临界电流密度)特性,便于加工,机械强度好,并可以获得较高的超导稳定性,所以应用很普遍。 在超导合金的T_c(临界温度),H_c(临界磁场强度)和J_c(或H-J_c)三个临界特性中,T_c和H_c是组织不敏感或次敏感特性。H-J_c特性是组织敏感特性,它受冷加工及脱溶的影响。因此,对一定组分的合金,H-J_c特性是它的主要超导性能指标。 当电流超过J_c时,磁通发生跳跃,合金从超导态转变为正常态。冷加工及脱溶处理     

NbTi/Cu超导线最佳临界电流密度的研究

本文全面地研究了在冷加工和热处理多次交替进行中时效温度、时效时间、时效次数、次数分配、最后一次时效后最终冷变形量等对NbTi/Cu多芯复合线J_c的影响.以上各因素的适当地调整和匹配是获得最佳J_c的关键.选用适宜的各种因素的试验结果得到了最佳J_c=4.0×10~5A/cm~2(4.2K,5T).小批量试制的线材的J_c为2.5—3.0×10~5A/cm~2(4.2K、5T).     

区域熔炼法制备YBa_2Cu_3O_(6+x)的非对数磁弛豫

考虑到有效钉扎势U(J)与临界电流密度的非线性关系,将U(J)展开为三级泰勒级数,最后推导出一个普遍适用于描述高温超导体磁弛豫的等温衰减方程,并用这一方程研究了具有高J_c,强钉扎的区域熔炼法制备YBa_2Cu_3O_(6+x)的磁弛豫,而且对目前被普遍采用的几个钉扎模型进行了讨论. 关键词：     

区域熔炼法制备YBa_2Cu_3O_(6 x)的非对数磁弛豫

考虑到有效钉扎势U(J)与临界电流密度的非线性关系,将U(J)展开为三级泰勒级数,最后推导出一个普遍适用于描述高温超导体磁弛豫的等温衰减方程,并用这一方程研究了具有高J_c,强钉扎的区域熔炼法制备YBa_2Cu_3O_(6 x)的磁弛豫,而且对目前被普遍采用的几个钉扎模型进行了讨论.     

用低温扫描电子显微镜观察 YBaCuO 超导薄膜的临界电流密度 J_c 的分布

利用低温扫描电子显微镜(LTSEM),我们对高温超导 YBaCuO 外延膜的临界电流密度J_c 和临界温度 T_c 的分布进行了观察.低温扫描电镜是目前可以观察超导薄膜中 J_c、T_c 分布情况的仪器,本文详细说明了利用 LTSEM 来观察超导薄膜 J_c、T_c 分布情况的原理,以及如何将 SEM 改装为 LTSEM.实验结果表明 YBaCuO 外延膜表面临界电流密度 J_c 和临界温度 T_c 的分布是不均匀的,但其不均匀性比多晶膜小得多,而且其分布情况与膜的表面形貌有关.     

范性形变对NbTi合金超导转变温度的影响

研究了时效热处理的Nb50wt％Ti和Nb46.5wt％Ti合金在经历不同程度最终冷变形后,它们的超导转变温度的变化。研究发现:当最终真应变≥2.5时,NbTi合金(420℃×40h三次热处理)的超导转变温度随最终真应变增加而线性下降。针对该实验结果,本文在理论机制上进行了探讨。     

铌基体心立方合金中的超导钉扎

用X-射线分析和拉伸实验研究了Nb-Zr和Nb-Ti超导合金的临界电流密度J_c与其组织结构之间的关系。研究结果表明:当合金中没有第二相粒子时,热处理提高变形合金的J_c是由于位错重排后形成位错胞结构,位错胞壁成为磁通线的有效钉扎中心。当合金中含有第二相粒子时,则能在第二相粒子析出过程中因共格畸变应力场松弛而形成新的位错,这些新形成的位错进一步提高了变形合金的位错胞壁中的位错密度,从而因提高位错胞壁对磁通线的钉扎能力而使J_c进一步提高。因此在Nb-Zr和Nb-Ti合金中,析出相提高合金载流能力的作用实质是和冷加工变形的作用实质相同的。     

快重离子辐照对YBa_2Cu_3O_(7–δ)薄膜微观结构及载流特性的影响

钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料在能源、交通等方面具有广泛的应用前景,然而强磁场下出现的低临界电流密度问题严重限制了其应用.利用快重离子辐照技术可在YBCO中形成潜径迹对磁通涡旋进行钉扎,从而有效改善其在磁场下的超导性能.本文利用能量为1.9 GeV的Ta离子对YBCO高温超导薄膜进行辐照,系统地研究了不同离子注量下YBCO薄膜的微观结构及磁场下电流传输特性的变化情况.研究表明,Ta离子辐照在薄膜中沿入射路径方向产生贯穿整个超导层的一维非晶潜径迹,其直径在5 nm到15 nm之间.结合Higuchi模型分析了快重离子辐照对薄膜中磁通钉扎机制的影响.研究发现:在原始样品中本征面缺陷钉扎是主要的钉扎机制;随着辐照注量的增加,薄膜中的钉扎类型逐渐转变为由快重离子辐照引入的正常相缺陷钉扎.临界电流密度与磁场的关系可用函数J_c∝B~(-α)进行拟合.指数α随着注量的增加而降低,当注量为5.0×10~(11) ions/cm~2时已由最初的0.784降低至0.375,说明临界电流密度对磁场的依赖关系大大减弱.当辐照注量为8.0×10~(10) ions/cm~2时,潜径迹对磁通涡旋的钉扎效果最佳.在该注量下,高场(B 0.3 T)下临界电流密度达到最大值且钉扎力提升了近两倍,临界转变温度无明显变化(△T_(on)≈0.5 K).实验结果表明,快重离子辐照产生的潜径迹可以在不影响临界转变温度的前提下有效改善磁场下超导载流能力.     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导带材短样的制备和特性研究

用不同的方法制备YBa_2CuO_(7-δ)银包套超导带材短样。分别测量其超导临界参数。发现用稀硝酸腐蚀掉样品外面的银套,再经过一定时间、温度的热处理,使样品的临界电流密度J_c和超导转变温度T_c都有一定的提高。利用x射线衍射和扫描电镜对制备测试样品的过程进行了分析研究,讨论了超导临界性能提高的原因。     

YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导带材短样的制备和特性研究

用不同的方法制备YBa_2CuO_(7-δ)银包套超导带材短样。分别测量其超导临界参数。发现用稀硝酸腐蚀掉样品外面的银套,再经过一定时间、温度的热处理,使样品的临界电流密度J_c和超导转变温度T_c都有一定的提高。利用x射线衍射和扫描电镜对制备测试样品的过程进行了分析研究,讨论了超导临界性能提高的原因。     

离子束溅射沉积制备高JcYBa2Cu3O7—δ超导薄膜

本文报道应用离子束溅射沉积制备高 T_c 高 J_c YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.较详细地考察了影响薄膜组份比和晶粒取向的主要因素.实验表明采用本文提出的组合溅射靶可方便而又精确地调节薄膜 Y、Ba、Cu 组份比.详细描述了获得高度取向薄膜的工艺条件,获得了零电阻温度 T_(c0)=88～90.5K 和临界电流密度 J_c=1.5×10~3A/cm~2(77K)的 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导薄膜.     

低损耗NbTi线材制备技术研究

国内重离子加速器(HIAF)磁体服役在高速脉冲电流下,要求超导磁体用超导线具有较低的损耗,并具有高的临界电流,针对磁体的设计要求,本文研制了两种新型结构的NbTi/Cu0.5Mn超导线,通过两次组装、冷拉拔获得了线径Φ0.8mm、12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝小于5μm的高临界电流、低损耗超导线,系统研究了两种新型结构超导线的截面形貌、芯丝形貌、磁滞损耗及不同时效热处理次数超导线的临界电流密度(Jc)和n值,最后获得了线材芯丝直径和磁滞损耗的变化关系.研究结果表明,两种线材经过二次组装、挤压和冷拉拔后,单个亚组元成型良好,芯丝变形粗细均匀,尺寸大约4μm.随着时效热处理次数由3次增加到5次,线材芯丝表面有颗粒状的CuTi化合物生成,且5T、4.2K下临界电流密度由2295A/mm2增加到2958A/mm2,不同时效热处理次数的线材n值大小介于30~60之间,表明芯丝整体变形均匀.线径Φ0.8 mm、12960芯和10800芯线材在4.2K、±3T下的磁滞损耗分别为35.5mJ/cm3、42.8mJ/cm3,随着线材芯丝直径由4.6μm减小至2.8μm,磁滞损耗由42.8mJ/cm3降低至17.3 mJ/cm3.最后,通过优化工艺后获得了Jc(5T、4.2K)为2958 A/mm2,Qh(4.2K,±3T)为37.5mJ/cm3的千米级NbTi/Cu0.5Mn超导长线,并可实现批量化生产.     

掺Zn对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体高场特性的影响

本文研究了掺Zn对YBa_2Cu_3O_(7-δ)烧结样品高场下超导电性的影响.根据磁测量结果,利用 Bean 模型计算临界电流密度 J_c 和磁通钉扎力 F_p 的结果表明:随着 Zn 含量的增加,J_c 随外场增大而下降的速率增大,F_p 也显著下降.而且,对于某些样品,F_p 随外磁场变化出现一个极大值.     

CVD Nb3Sn超导带热处理的研究

本文报道了 CVD Nb_3Sn 超导带热处理的研究结果.短样品经适当的热处理后,其 T_c 由15.6K 提高到17.6K,H_c_2(4.2K)达23.4T.尤其是高场下的载流能力有了明显的提高,在22.1T 场强下,其 I_c、J_c(Nb_3Sn)分别高达5A 和1.33×10~4A/cm~2(4.2K).长带热处理后,其T_c 由15.6K 增至17.6K,正比于钉扎强度的 H_oI_c 值提高20%以上,励磁速度也加快很多,这说明成品带的高场性能和稳定性提高了。本文还对带材性能提高的原因进行了分析和讨论.