低温/高温复合超导体中的电流分布的研究

低温/高温复合超导体是将高温超导体部分取代复合实用低温超导体中的金属稳定材料或两者直接复合成一体,这种复合超导体具有稳定性高,工程电流密度大等优点.本文对NbTi/Bi2223高温复合超导体中的电流分布进行了理论研究,并得出液氦温度下,如果复合超导导体中,低温超导体和高温超导体具有相同的临界电流,超导体正常运行时低温超导体中的电流大于高温超导体中的电流,两者之比随运行电流的升高而降低.     

低温／高温复合超导体的热稳定性的数值模拟研究

本文提出了一种高温超导体与低温超导体直接复合成混杂结构的复合超导体的导体模型.针对NbTi/Bi2223复合超导体的热稳定性进行了初步的理论模拟研究,结果表明低温/高温复合超导体的最小失超能远大于低温超导体,失超传播速度介于纯低温超导体和高温超导体之间,对于超导磁体的热稳定和保护具有重要参考价值.     

高温超导带材接头焊接技术研究

焊接技术是高温超导带材实际应用中的关键技术,焊接温度、焊料、搭接长度等工艺环节对带材接头性能都有一定的影响.本文针对高温超导一代Bi2223/Ag带材和二代YBCO带材的接头焊接工艺进行了系统的实验研究,包括焊接温度对带材性能的影响、不同焊料及搭接长度对接头性能的影响等.实验结果表明:一代Bi2223/Ag高温超导带材在400℃焊接温度以内载流能力不会发生明显退化,而二代YBCO带材对温度较敏感,在200℃以上带材性能会出现明显退化;在Bi2223/Ag及YBCO带材各自的焊接温区内,不同焊料对带材接头性能有一定的影响,但液氮温度下接头电阻均能达到10-8Ω量级,其临界电流与带材短样相比无太大变化;两种超导带材的接头电阻均与焊接搭接长度成反比,适当增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,提高带材接头性能.     

高温超导带材焊接接头电阻研究

针对高温超导一代Bi2223/Ag带材、二代YBCO带材的焊接问题,理论计算分析了搭接长度、焊锡层厚度对带材接头电阻的影响,并对焊接长度对接头电阻的影响进行了实验验证。实验结果表明:增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,两种超导带材的接头电阻皆同焊接搭接长度成反比。当焊接长度在3—5cm,焊料厚度在微米量级时,Bi2223/Ag带材、YBCO带材各自之间的接头电阻在液氮温度下均可控制在10-8Ω左右,能够满足超导装置稳定运行的要求。     

Bi2223/Ag高温超导带材连接技术的研究

钎焊连接是Bi2223/Ag高温超导带材实际应用最多的连接工艺,包括焊接温度、焊料和中间层设计等工艺环节.本文首先对PIT工艺制备的Bi2223/Ag高温超导带材开展了热处理温度-Ic影响试验,通过实验筛选出适合Bi系带材的焊接加热温度.用Sn96CuAg 、Sn60PbAg、Sn60PbSb等三种焊料进行了Bi2223/Ag高温超导带材钎焊实验,研究了钎焊工艺对焊接接头低温电阻影响,建立焊接接头电阻数学表达公式,并利用数学模型讨论了焊接中间层设计优化问题.     

含铅铋系2223相成相规律的研究

本文通过X射线衍射、超导电性测量、差热分析、电镜等手段对块材Bi系超导体组元的挥发、组成、烧结温度、烧结时间、临界温度T_c与2223相的形成等进行了研究。结果表明:当烧结温度小于910℃时,除Pb外其他组元的挥发没有被观测到。制备2223相的最佳配料组成是Bi_(1.70)Pb_(0.30)Sr_2Ca_2Cu_3O_x,烧结温度在830—845℃之间,烧结时间大于72小时。低于825℃样品中主超导相为2212,高于860℃,2223相难以被观测到,而2201相含量相对增多。依照本文的工艺成功地合成出2223相含量大于90％,T_c近110K,均匀性很好的块材超导体。     

一维热传播模型下高温超导带的失超特性研究

对Bi-2223/Ag高温超导带材的失超传播特性进行了研究。测量了Bi-2223/Ag带材在有绝缘材料包裹和液氮浸泡环境下的电压变化曲线,同时利用一维热流方程模型,模拟出超导体失超传播过程中由超导态过渡到正常态的温度变化行为,同时还对传输电流和触发能量对失超传播速度的影响进行了实验研究。这些工作对高温超导磁体及电力系统的应用有着重要的参考价值。     

铌钛超导体的非合金化制备

本文研究了Nb片和Ti片在不同温度下的扩散行为,并利用Nb片和Ti片交替组配加工,经过扩散反应制备出了NbTi超导线.运用扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面的扩散形态及微结构,并对热处理工艺的合理选择进行了讨论.结果表明:经800℃,5小时扩散可得到厚度最大,Ti含量最高的NbTi超导相.该工艺制备出的NbTi超导线材的临界电流密度Jc可达到2800A/mm2(5T、4.2K)和4200A/mm2(3T、4.2K),与传统工艺制备出的超导体的性能相当.     

HTS双饼线圈的加工工艺及实验研究

详细介绍了高温超导双饼线圈的加工工艺和流程,针对绕制时带材弯曲形变使临界电流退化的技术难点,重点阐述了其解决方法。在液氮温度、自场环境下对采用该加工工艺制作的YBCO双饼线圈及Bi2223/Ag双饼线圈进行低温实验,测试其V-I特性曲线。实验结果表明:该工艺制作的双饼线圈性能良好,工艺安全可靠,是合适的。同时,实验测量数据也为线圈在磁体中的进一步应用提供了可靠依据。     

在工频外磁场下高温超导体的交流损耗

在工频外磁场条件下,研究了不同工艺的Bi-2223/Ag带和Cu位元素替代的YBa₂Cu_3-xSn_xO_y超导体的交流损耗.实验结果表明：在单芯Bi-2223/Ag带中,热处理时间、温度及超导芯厚度的增加都将增加Bi-2223相的含量,因而导致磁滞损耗增加.将单芯带细分成19芯Bi-2223/Ag带能减少磁滞损耗,但另一方面,超导芯间的耦合增加了银基体的涡流损耗,因此19芯带的损耗只比单芯带减少20%左右.在YBa关键词：     

The effect of sintering temperature on the intergranular properties of Bi2223 superconductors

A systematic study of the intergranular properties of (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y (Bi2223) polycrystalline samples has been done using the electrical resistivity and Ac susceptibility techniques. In this project, we have prepared a series of Bi2223 samples with different sintering temperature. The XRD results show that by increasing sintering temperature up to 865 °C the Bi2212 phase fraction decrease. It was found that the Bi2212 phase on the grain boundaries is likely to play the role of weak links and consequently reduces the intergranular critical current densities. Analysis of the temperature dependence of the Ac susceptibility near the transition temperature (T_c) has been done employing Bean's Critical State Model. The observed variation of intergranular critical current densities (J_c) with temperature indicates that the weak links are changed from superconductor–normal metal–superconductor (SNS) for well-coupled sample to superconductor–insulator–superconductor (SIS) type of junctions for the sample with high Bi2212 phase fraction.     

The Investigation of Critical Temperature Tc of Homophase Superconductors Bi1.7Pb0.3Sr2Ca(n– 1)CunOy (n = 3, 4, 5) and Current–Voltage Characteristics of InP Semiconductor–Bi/Pb Superconductor (2223, 2234, 2245) Sandwich Pairs

Technical Physics - The electrophysical properties of semiconductor–superconductor sandwich pairs (InP–Bi/Pb 2223, 2234, 2245) are investigated, in which homophase superconductors based...     

研磨对Y-123和Bi(Pb)-2223超导相的影响

通过X射线衍射、差热分析、电子显微镜、超导电性测量等手段研究了研磨对Y-123和Bi(Ph)-2223超导相和成相过程的影响。结果表明:研磨对Y-123和Bi(Ph)-2223超导相的影响显著不同,研磨导制了Bi(Ph)-2223超导相的破坏。同时指出Bi(Ph)-2223超导相同一结构特征的两种属性:好的可塑性和结构易破坏性。前者是优点,后者是缺点。在加工、测量、使用过程中,要尽力避免后一缺点带来的超导电性的破坏或由于局部结构破坏而导致的整体性能的降低。     

磁约束等离子体推进器高温超导磁体系统的电磁计算

在地面实验中磁约束等离子体推进器磁体系统是靠四个NbTi低温超导磁体提供磁场,现在设计依靠G-M制冷机传导制冷的由Bi2223超导带材绕制成的四个高温超导磁体替代以前的四个低温超导磁体.本文利用ANSYS有限元分析软件进行电磁计算,得出高温超导磁体的参数。     

高温超导体的磁化与磁滞损耗

利用三种临界态模型(Bean模型、Kim模型和指数模型),采用比较简单的方法,以Bi2223高温超导体为例,给出了平板状超导体的初始磁化曲线和磁滞回线的解析表达式.对不同温度和磁场下的磁化强度进行了编程计算,对计算结果进行讨论.利用推导的公式,讨论了温度和外加磁场对高温超导体的磁滞损耗的影响. 关键词： 磁滞损耗 磁通钉扎 高温超导体 临界态模型     

高磁场大分离间隙的高温和低温超导磁体失超特性分析

本文使用失超分析软件Opera3D对低温和高温超导磁体进行失超分析.这个超导磁体具有两个相互垂直的室温孔,磁体的中心磁场为8～10T.为了合理保护超导磁体,通过变换加热器不同的加热功率密度和加热时间,改变保护电路参数等设置,分析各不同方案计算结果的区别,总结规律,为满足工程需求提出更优的失超保护方案.     

Coupling current control in Rutherford cables wound with NbTi, Nb3Sn, and Bi:2212/Ag

Calorimetric measurements of AC loss have been performed on Rutherford cables wound with NbTi, Nb₃Sn, and Bi:2212/Ag strands, respectively. For the NbTi cables Ni and stabrite coatings had been applied, while for the Nb₃Sn and Bi:2212/Ag cables the strand surfaces were just bare Cu or Ag, respectively. Most of the cables contained resistive cores: ribbons of kapton, or titanium (NbTi), stainless steel (NbTi and Nb₃Sn), and nichrome-80 (Bi:2212/Ag). In all cases the cores were found to lead to a strong suppression of the face-on (field normal to the broad cable face) coupling current loss; to such an extent that even the Bi:2212/Ag cables, which would otherwise be severely cross-sintered, show the possibility of acceptable coupling loss. Effective crossover interstrand contact resistances are calculated and normalized to a standard cable specification (‘LHC inner') for the purpose of intercomparison.     

热等静压对NbTi/Cu多芯超导线加工过程的影响

采用传统方法生产的NbTi/Cu多芯超导线在生产芯数较多的超导线时存在填充系数较大的问题,这直接影响了芯丝的整齐排布,所以组装完成后加入热等静压过程.研究了经过热等静压和未经过热等静压的NbTi/Cu多芯超导线的加工性能.经过试验证明,经过100～150MP,2小时热等静压处理的NbTi/Cu多芯超导线坯锭在加工过程中具有良好的加工性能,提高了超导线复合坯锭的成品率;而未经过热等静压处理的NbTi/Cu多芯超导线坯锭加工性能较差,坯锭内部缺陷较多.     

Addition of nanometer SiC in the silver-sheathed Bi2223 superconducting tapes

Nanometer SiC particles were added to (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x (Bi2223) precursor powders and the powders were transformed into silver-sheathed superconducting tapes by the standard powder-in-tube (PIT) technique. The influence of SiC on the melting temperature, high-T_c (Bi2223) phase formation, microstructure and transport property of the tapes was studied by means of DTA, XRD, SEM/EDX, electrical and magnetic measurements. The results showed that SiC addition lowered the melting temperature of the superconductor powders and consequently, decreased the optimum sintering temperature of the tapes. However, the addition did not affect the Bi2223 phase formation and critical temperature (T_c) of the tapes up to 1.00 wt.% of SiC. Most importantly, the addition of a small amount of SiC (0.15 wt.%) improved the critical current (I_c) and I_c behavior in magnetic field as a result of the enhancement in density, grain alignment, grain connectivity and flux pinning of the tapes.