不同温度下三种NbTi线材J_c-H曲线的测量

本文介绍了在不同温度下,测量超导线材J_c-H曲线的装置和实验方法.在温度从3.5K到9K,磁场从0到7T范围内,得到了NbTi-Cu多芯复合导体、NbTi-Cu-CuNi三组元多芯复合导体和0.25/0.42 NbTi单芯线等三种材料的J_c-H曲线.并得到了-J_c/T与H的依赖关系.对实验结果进行了分析.     

NbTi-Cu二组元、NbTi-Cu-CuNi三组元超导磁体交流损耗实验比较

我们用电子积分技术测量磁滞迴线的方法,分别测试了NbTi-Cu二组元和NbTi-Cu-CuNi三组元复合线磁体的交流损耗.本文报告了实验结果并把这些结果作了定性的比较.通过比较可以看出:在我们实验范围内,(1)NbTi-Cu二组元复合线磁体的损耗正比于磁体的磁场峰值和励磁速度.(2)NbTi-Cu-CuNi三组元复合线磁体的损耗正比于磁场峰值,但随励磁速度增加而下降.     

聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的分子动力学模拟研究

通过分子动力学模拟对聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的形态结构、 热力学性质、力学特性进行计算, 分析其随模拟温度和纳米颗粒尺寸的变化规律. 模拟结果表明, 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物为各向同性的无定形态结构, 铜纳米颗粒与聚酰亚胺基体之间通过较强的范德华作用结合在一起使结构更加稳定, 铜纳米颗粒表面多个原子层呈现无定形状态, 在铜颗粒和聚酰亚胺基体之间形成界面层, 界面区域随颗粒尺寸和温度的增加分别减小和增加. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的等容热容随着颗粒尺寸增大而明显增高, 随温度变化比聚酰亚胺体系更为缓慢, 在较低温度下较小颗粒尺寸复合物的热容比聚酰亚胺体系更低. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的热压力系数随颗粒尺寸增加而显著增大, 比聚酰亚胺体系的热压力系数更小, 且随温度升高而减小的程度要小得多. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的热力学性质表现出明显的尺度效应, 温度稳定性明显高于聚酰亚胺体系. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的力学特性表现出各向同性材料的弹性常数张量, 具有比聚酰亚胺体系更低的杨氏模量和泊松比, 随温度升高分别减小和增大, 与聚酰亚胺体系随温度的变化趋势相反, 且杨氏模量的温度稳定性显著提高, 同时泊松比随纳米颗粒尺寸增大而减小, 具有明显的尺度效应. 加入铜纳米颗粒形成复合物可获得与聚酰亚胺体系显著不同的力学新特性. 关键词： 分子动力学模拟 聚合物纳米复合物 聚酰亚胺 纳米颗粒     

NbTi-Cu界面扩散对多芯NbTi超导复合线的机械性能和载流能力的影响

研究了用不同挤压加热条件制得的芯径小于10μm的NbTi-cu多芯超导复合线的界面扩散情况及线材的机械性能和载流能力.发现NbTi-Cu界面存在互扩散现象,元素的扩散速度按Nb、Ti、Cu次序递增,并随温度升高而加剧.扩散物为硬度比基体高得多的Nb-Ti-Cu复杂化合物.研究指出:附着在界面上的硬而脆的扩散物颗粒及无氧铜的“污染”是导致复合线的机械性能、载流能力和稳定性下降的重要原因。实验证明:要制得芯径小于10μm的多芯NbTi超导复合线,必须严格控制其界面扩散程度.     

NbTi-Cu多芯超导体爆炸焊接

本文报导了NbTi-Cu多芯超导体的爆炸焊接工艺及接头样品性能. 介绍了爆炸焊接装置以及为确定配置方法和焊接参数而进行的试验工作. 对两种截面的超导体(7×3.6mm,Cu:NbTi=10,204芯和3.6×1.8 mm,Cu:NbTi=5,174芯)进行了大量地爆炸焊接试验,焊接的超导体接头是令人满意的.包括NbTi芯丝在内,各组元均实现了良好的冶金结合,接头部位经简单修理与该导体尺寸、形状相同.接头具有优良的弯曲性能和足够高的抗拉强度(室温时为33.1 kg/mm~2,液氮时为43.6 kg/mm~2,分别达到了该导体在相同条件下抗拉强度的97.3％和100％).截面积为3.6×1.8mm,超导体的接头在4.2K,5T场强下,临界电流为1801A,达到了该导体在相同条件下I临界电流的90％.该项研究成果可用来焊接相似截面的超导体.     

金纳米薄膜导电和导热性质的实验研究

由于尺寸效应和晶界效应的影响,纳米薄膜在导电和导热方面呈现出与体材料不同的性质.本文实验研究了不同厚度(20～54 nm)金薄膜在不同温度(100～340 K)的导电、导热性质.测量结果显示,薄膜的电导率和热导率比体材料小,洛伦兹数比体材料大,Wiedemann-Franz定律不再成立.随着厚度增加,薄膜的电导率,热导率和电阻温度系数都增加.薄膜热导率随温度变化趋势与体材料相反,随着温度升高而升高.电导率随温度变化趋势与体材料相同,随着温度升高而降低;但薄膜没有体材料对温度变化敏感,导致电阻温度系数下降.     

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.     

40cm内径和55kG的涂石蜡-三氧化二铝粉的NbTi超导磁体

我们采用NbTi-Cu复合超导线绕制了一个内径40cm的大口径超导磁体,通过在绕组的匝间和层间涂敷石蜡-三氧化二铝粉加以稳定,励磁电流达到短样品的81％而没有猝灭.此时最高场为55.2kG.导体全电流密度为2.74×10~4A/cm~2,储能W达2.12×10~3J,J~2·W=4.43×10~(22)J·A·m~(-4).实验表明,基本上克服了退化效应,并且由于三氧化二铝的热传导作用,磁体猝灭的最小触发能量比环氧浸渍的磁体高.     

“三测量点”确定NbTi/Cu复合超导线材分流温度

分流温度(Tcs)是指超导磁体在特定的工作磁场与电流下,当温度升高,超导体中的电流开始流向基体材料时的温度.本文测量了在不同磁场,不同温度时多个测量条件下ITER用NbTi/Cu复合超导线材样品临界电流密度的值,Jc=F(B,T);根据线材不同的使用条件,总结出"三测量点"确定NbTi/Cu线材分流温度的简便方法,对比导体短样分流温度的测量结果,进一步验证了"三测量点"测量线材分流温度并预测导体分流温度的可行性.它为线材制造商及时了解工艺改进效果提供了有力依据.     

具有不同颗粒尺寸的La2/3Ca1/3MnO3多晶样品阻温关系的Monte Carlo模拟

用溶胶-凝胶法制备了具有不同颗粒尺寸的La2/3Ca1/3MnO3多晶样品,并测量了该系列样品的电阻随温度的变化关系.借助Monte Carlo方法随机生成的无规电阻网络模型,对具有不同颗粒尺寸的La2/3Ca1/3MnO3多晶样品的电阻温度关系进行了模拟,模拟的结果同实验有非常好的一致性,在此基础上就颗粒边界效应对其电输运性质的影响进行了讨论.     

复合结构丝中的电流密度分布和巨磁阻抗效应

提出了由中间为高电导率的非铁磁性金属丝外面包裹一层铁磁材料组成的复合结构丝的电流 密度分布和巨磁阻抗(GMI)效应模型，并对Cu/FeCoNi复合丝进行了数值模拟. 结果表明：在 相同的磁性材料几何尺寸和磁特性时，Cu/FeCoNi复合丝铁磁层内的电流随频率的升高比匀 质FeCoNi铁磁丝内的电流更趋于表面分布，而且开始出现趋肤效应时对应的频率明显降低. 当在比较低的频率下就可以观察到明显的MI变化时，复合结构丝中的电阻和电抗变化主要是 由趋肤效应引起，趋肤效应仍然是引起复合结构材料(包括多层薄膜结构) 关键词： 电流密度 巨磁阻抗效应 趋肤效应     

NbTi/Bi2223复合超导体制备工艺的研究

采用合适的工艺制备NbTi/Bi2223复合超导体,制备完成后在液氮温度下,对复合带中的高温带Bi2223/Ag进行IC测试,证明这种工艺不会对Bi带造成破坏,工艺可行。在进行IC测试时,需要注意NbTi/Bi2223复合超导体的换流长度,因此计算了NbTi/Bi2223复合超导体在液氮温度下的换流长度。     

密绕超导磁体失超动态过程的实验研究

本文提出了一种超导磁体失超动态过程的实验研究与分析方法.即从实验失超时磁体电流与端电压的变化及桥保护的电压信号出发,计算磁体电阻、电压、电流作用积分和能量损耗W随时间的变化,利用材料性能的有关数据,粗略近似地求得导体平均温度(?).“热点”温度Tmax及常导区域增长速度ν随时间的变化.我们选择了十个充蜡密绕超导磁体进行了实验,研究了失超过程中磁体电阻、电流作用积分与导体平均能耗间的关系;初始电流密度、磁体参数、充填及其他因素对常导区增长速度的影响.     

金属和合金纳米固体的电阻特性

我们针对金属和合金纳米固体提出了简化的电阻模型，并据此得到了纳米固体总电阻与纳米粒子电阻的关系。依据这一模型，我们对纳米固体电阻特性的尺寸效应、温度效应和压力效应及其与常规多晶材料的差别等进行了有效的物理解释。     

硅基单片式复合晶体管的结构参数对高功率微波损伤效应的影响

建立了三种不同结构的硅基单片式复合晶体管(由T1和T2两个晶体管构成)的二维电热模型,研究了高功率微波对不同结构的硅基单片式复合晶体管的损伤效应的影响。获得了不同器件结构下导致复合晶体管损伤的损伤功率阈值和损伤能量阈值分别与脉宽的关系。结果表明,当复合晶体管的总体尺寸不变而T2和T1晶体管的面积比值更大时需要更多的功率和能量来损伤器件。通过分析器件内部电场、电流密度和温度分布的变化,得到了复合晶体管的结构对其微波损伤效应的影响规律。对比发现,三种结构的复合晶体管的损伤点均位于T2管的发射极附近,随着T2和T1晶体管面积比的增大,电场、电流密度和温度在器件内部的分布将变得更加分散。此外,在发射极处增加外接电阻R_e,研究表明损伤时间随发射极电阻的增大而增加。因此可以得出结论,适当改变器件结构或增加外接元件可以增强器件的抗微波损伤能力。晶体管的仿真毁伤点与实验结果一致。     

硅基单片式复合晶体管的结构参数对高功率微波损伤效应的影响（英文）

建立了三种不同结构的硅基单片式复合晶体管(由T1和T2两个晶体管构成)的二维电热模型,研究了高功率微波对不同结构的硅基单片式复合晶体管的损伤效应的影响。获得了不同器件结构下导致复合晶体管损伤的损伤功率阈值和损伤能量阈值分别与脉宽的关系。结果表明,当复合晶体管的总体尺寸不变而T2和T1晶体管的面积比值更大时需要更多的功率和能量来损伤器件。通过分析器件内部电场、电流密度和温度分布的变化,得到了复合晶体管的结构对其微波损伤效应的影响规律。对比发现,三种结构的复合晶体管的损伤点均位于T2管的发射极附近,随着T2和T1晶体管面积比的增大,电场、电流密度和温度在器件内部的分布将变得更加分散。此外,在发射极处增加外接电阻Re,研究表明损伤时间随发射极电阻的增大而增加。因此可以得出结论,适当改变器件结构或增加外接元件可以增强器件的抗微波损伤能力。晶体管的仿真毁伤点与实验结果一致。     

多芯NbTi超导复合线中扩散隔层的研究

研究了两次组合工艺中NbTi与Cu间的扩散隔层对NbTi—Cu界面扩散和复合线性能的影响.发现,NbTi芯棒外加入Nb、Ni、CuNi10、CuNi30等扩散隔层后能有效地减少Nb-Ti-Cu化合物的生成.但在有Ni元素的试样中同时存在Nb-Ti-Ni等高硬度扩散生成物;加入Nb扩散隔层后能减缓了它们间的扩散,又不生成高硬度化合物,因而复合线的塑性极好.实验结果表明,采用NbTi-Nb-Cu复合锭坯在挤压加热温度升高到600℃的情况下,仍可得到塑性良好、载流能力高的多芯超导复合线.     

Nd0.67Sr0.33MnOy(Y＜3.0)中的自旋相关电致电阻效应

用固相反应法制备系列Nd0.67Sr0.33MnOy(y=3.00-2.80)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征.对氧含量等于化学计量样品,在测量温度范围内电阻不随负载电流变化,I-V曲线符合线性欧姆定律.对氧含量低于化学计量样品,当高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律;但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流有关,I-V曲线偏离线性规律;在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应.对于y=2.85样品,当电流从1μA增加到30μA时,电致电阻接近80%.这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.     

脉冲磁场对NbTi多丝复合超导体稳定性影响的实验研究

为了研究脉冲磁场对NbTi多丝扭绞复合导体稳定性的影响,我们建立了一套实验装置,对超导样品进行了实验。这里介绍了相应的实验结果。     

接触热阻对水冷辉光放电电极温度分布影响的数值模拟

为了研究接触热阻对陶瓷绝缘水冷辉光放电电极温度及其分布的影响，利用计算流体动力学软件ANSYSCFX，模拟了电极表面温度、温差随氮化铝陶瓷与两侧铜导体之间接触热阻的变化。模拟结果表明：随着接触热阻的增大，氮化铝陶瓷与铜接触界面的温度跳变幅度增大，辉光放电电极整体温度上升，并且辉光放电电极表面的最高温度和最大温差均随之呈现指数上升的变化趋势。