熔融织构YBCO块材表面俘获磁场研究

用霍尔探头系统在７７Ｋ温度下，测量了顶部籽晶技术制备的熔融织构ＹＢＣＯ超导块在场冷后的表面俘获磁场的三维分布，并画出了其二维等高线图．结果表明，对单畴样品，俘获磁场分布图仅有一个峰，其二维等高线基本呈中心轴对称分布．在约０．５Ｔ的磁化场下，测得的最大俘获场为１７０ｍＴ．而对非单畴样品，俘获场的三维分布不是单峰，其二维等高线分布与样品晶畴的表观形貌相一致，即ａｂ面与样品表面平行的大畴区域俘获场最大，其余部分的俘获场较小．因此，可以认为由俘获场的测量能够检测样品内的结晶状况，一般情况下，单峰对应单畴，多峰对应多畴，在多畴间存在弱连接的大角晶界．     

Ag箔钎焊YBCO高温超导块材

采用Ag箔在两种不同的工艺条件下对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,钎焊完成后,分别对原始超导块材和钎焊接头进行磁悬浮力测量和俘获磁场测试、以评价钎焊质量.磁悬浮力的测试结果表明,在两种工艺条件下,钎焊接头的磁悬浮力分别可达原始块材的69.88%和79.37%.俘获场测试结果表明,单畴原始母材的俘获场为单峰,钎焊接头的俘获场为双峰;同时,钎缝区域的俘获磁场强度较低,没有完全恢复接头母材的超导环流,而限制了钎焊接头超导性能的提高.     

多籽晶技术生长大尺寸YBCO单畴超导块材的研究

本文利用多籽晶技术成功地生长出直径53mm的大尺寸YBCO单畴超导块材.与传统的单籽晶引导生长相比,该多籽晶技术在大尺寸YBCO单畴生长方面更有效.通过同时使用四个SmBCO籽晶引导生长,大尺寸YB-CO单畴的生长时间得以缩减.实验结果显示多籽晶生长的大尺寸YBCO单畴块材比传统的单籽晶生长的同尺寸块材在超导性能上有所提高.磁通俘获场测量显示多籽晶样品的磁通俘获场比单籽晶样品的峰值更高,均匀性更好.在77K零场冷的环境下,多籽晶的磁悬浮力密度可达到14.6N/cm2,相比单籽晶的12.5N/cm2的磁悬浮力密度有了很大的提高.     

场冷条件下超导块材的吸引力与排斥力

基于K im临界态模型,通过考虑超导块材内部屏蔽电流的穿透历史过程,其计算了不同场冷条件下高温超导悬浮系统的悬浮力。其计算结果与实验结果吻合很好。结果显示:超导块材的最大吸引力随场冷高度的升高呈指数关系减小;达到最大吸引力的悬浮高度随场冷高度的增加近似呈线性关系增长。最大排斥力随场冷高度的变化曲线存在临界值:当场冷高度小于临界值时,最大排斥力呈线性关系增加;反之,最大排斥力呈指数关系增长。悬浮力与场冷高度的这些变化规律可以用超导块材内部屏蔽电流的穿透情况进行很好地解释,为超导块材的实际工业应用提供了重要的理论依据。     

脉冲场励磁YBCO块材俘获磁通特性

研究了熔融织构法制备的单畴高温超导YBaCuO块材在脉冲场下的俘获磁通特性。分别测试了YBCO块材在不同强度脉冲场下的俘获磁场,并对实验结果进行了分析。实验发现:YBCO块材在脉冲场输入电压小于300V时的俘获磁场,随着外加脉冲场强度的增加而增加;而脉冲输入电压大于300V时,俘获磁场并没有继续增加。实验获得的超导块材俘获磁场图形呈现出明显的十字结构,这是由于块材采用顶部籽晶熔融织构生长技术、存在五个生长区域、不同生长区域及边界处临界电流密度的不同而导致的。     

缓慢退磁的超导圆盘中的俘获场

本文提出了一个系统的理论框架计算通过场冷过程磁化的超导圆盘中的俘获场和温度分布.此计算基于电流运动方程,考虑到电流密度是温度和磁场的函数,考虑到在正常区和超导区由磁通运动产生的热耗散.计算结果和最近不同研究组的实验结果一致.     

REBaCuO单畴超导块的研究与进展

研究了YBCO单畴超导块的结晶形貌、取向、临界电流密度和磁悬浮力之间的关系.测量了不同直径超导块的磁浮力,大直径材料显示出更好的性能.对1200块30mm直径单畴超导块的性能进行了统计,80%以上样品的磁浮力密度超过10N/cm2,标志着批量化工艺已经建立.40～50mm直径单畴超导块也已能小批量的制备,最高性能达到16.8N/cm2.研究了超导块的俘获场特性.25mm直径的GdBaCuO单畴超导材料也被制备,Tc约94K,不可逆磁场超过4T.     

熔融织构单畴YBCO超导块的俘获场及磁浮特性

对直径30mm的单畴熔融织构YBCO超导块材用超导磁体进行志冷磁后，研究了其俘获磁场特性。掺硼厚度为13mm的单畴试样，在77K温度下其表面中心的俘获场达到了0.63T，与未掺硼的同类样品相比，提高了约50%。在77K温度下厚度为18mm的试样的俘获场达到了0.75T，比厚度为13mm的试样增加了约76%。另外，发现在中心有直径8mm的小孔并不影响直径30mm的单畴试样的俘获场分布磁浮性能。因此，单畴样品中心有无开孔对在低场下的性能并不造成差异。超导样品在高场励磁很易被破坏，所以提高材料的机械强度是得到高俘获磁场的关键因素之一。     

不同温度下烧结的Y211对YBCO的磁通俘获场的影响

采用顶部籽晶熔融织构法制备了YBCO准单畴块材,研究了在不同温度下烧结的Y2BaCuO5(Y211)粒子在块材中的分布及其对于磁通俘获场的影响.Y211前驱粉是通过使用氧化钇(Y2O3)、碳酸钡(BaCO3)、氧化铜(CuO)粉末在840到970℃之间煅烧制备.扫描电子显微镜(SEM)观察发现,通过900℃烧结的Y211颗粒在准单畴超导块材中的分布是均匀的.总的来说,使用性能好的Y211粉末将会降低Y211颗粒在块材的尺寸,提高了块材的磁通俘获场.在77K的温区下,直径为35mm的YBCO块材的磁通俘获场的最大值可以达到0.73T.     

超导磁悬浮力的理论研究与实验分析

本文通过理论研究和实验分析了超导磁悬浮力的变化规律.首先,基于超导体局部模型,从理论上建立了永磁-超导系统磁悬浮力的计算方法,得到的悬浮力为实用高温超导体的最大磁悬浮力,为判断超导块材的性能提供理论依据.利用该方法全面分析了系统参数对磁悬浮力的影响,结果与实验结果吻合,为超导磁悬浮系统的优化设计提供重要的理论指导.其次,采用基于超导体临界态Bean模型的有限元法仿真分析了超导块材磁悬浮力变化的规律.最后,在西北有色金属研究院的超导磁悬浮力测试台上对超导块材在不同场冷条件下的磁悬浮力变化进行了测试,对仿真结果进行了验证,并得到不同冷却方式、不同的场冷高度对超导磁悬浮力的影响.这些结论为超导块材的实际应用提供了重要的理论依据.     

脉冲充磁的超导圆盘的电流密度和俘获场分布的研究

本从第一性原理出发，计算了充磁线圈产生的磁场，脉冲充磁的超导圆盘中的感应电流密度和俘获场分布．以超导体中的电流运动方程为基础，通过磁通动力学方程E=Ec(J/Jc)^n和物质方程B=μ0H表示超导圆盘的超导特性．计算表明第一个脉冲充磁电流的峰值和磁通蠕动指数对于超导圆盘中的感应电流分布非常重要．同时研究了充磁电流的宽度，波形，第二个充磁电流的峰值和充磁线圈的形状对于俘获场的影响．计算表明不断减小脉冲充磁电流峰值的反复充磁可以保持超导圆盘中的感应电流密度的平台在一确定水平．     

高温超导轴承转子系统在不同场冷偏心距下的动力学分析

高温超导轴承用超导材料在冷却过程中处于场冷状态,俘获磁通的存在使高温超导轴承具有自稳定性。场冷高度影响轴承的钉扎力,从而产生不同的刚度,最终导致整个轴系的转子动力学变化。本文以冷压缩机为应用背景,基于实验测量得到YBCO在不同场冷高度下的刚度值,利用有限元分析软件Ansys,得到设计轴系的模态频率和主轴振幅。结果表明,由于场冷偏心距的存在,导致高温超导轴承合力比不偏心时大,从而改善了转子的动力学特性。     

临界电流密度对场冷超导磁悬浮力的影响研究

基于Kim临界态模型,通过考虑超导块材内部屏蔽电流的穿透历史过程,讨论了场冷条件下临界电流密度对高温超导悬浮系统磁悬浮排斥力和吸引力的影响.结果显示:最大超导磁悬浮排斥力和吸引力均随临界电流密度的增加呈指数关系增加,并趋于饱和;场冷条件下的磁悬浮力回滞能量损耗远高于零场冷情况;存在一个磁悬浮力比率κ,κ值对于评价大电流...     

内/外部励磁方式下高温超导环的俘获场特性

高温超导磁体在闭环运行时,可以提供稳定磁场,但是由于高温超导带材无法实现无阻焊接,成为高温超导磁体闭环运行的技术瓶颈.本文利用第二代高温超导带材制备闭环超导环,采用内部励磁和外部励磁对超导环进行励磁,在液氮温度中(77 K)测量超导环的中心俘获磁场.结果表明超导环在内部励磁俘获的磁场值比外部励磁俘获的磁场值高;外部励磁中,超导环中插入铁芯柱能提高俘获场;内部励磁中,超导环在螺线管闭环运行俘获的磁场值比开环运行俘获的磁场值高.结果对于高温超导闭环磁体励磁和高温超导带材磁通动力学研究具有很重要参考价值.     

低温容器中超导块材悬浮与导向性能研究

本文主要研究超导磁悬浮系统中超导块材与永磁导轨之间的相互作用力,通过浸于低温容器中的超导块材与三磁峰轨道之间不同排布方式的实验,测试不同悬浮间距的悬浮力,以及在一定场冷距离下超导块材在三磁峰轨道上方不同水平位移段的导向力。结果表明,悬浮间隙越大,超导块材中心与三磁峰轨道中心水平偏移越小,悬浮力越大;在一定悬浮间距下,超导块材与三磁峰轨道之间水平位移越大,导向力越大。     

Bi－2223／Ag超导带材长样的制备

本文从提高超导材料的均匀性和致密性出发，采用硝酸盐热分解及多磨多烧工艺制粉．并掺入１０ｗｔ％Ａｇ２Ｏ粉，用冷等静压法压成密实棒材，经烧结且液Ｎ２淬火后装银管，拉丝后进行轧制，每道次采用１５％左右的均匀变形量进行轧制，选用预烧结－高温短时熔化处理－后退火的热处理工艺，制备了厚度为００９ｍｍ，宽度为２．３ｍｍ，长度为０．５ｍｍ的Ｂｉ系带材长样，其Ｊｃ（７７Ｋ．０Ｔ）值达８０００Ａ／ｃｍ２．     

高温超导块脉冲磁化实验研究与理论模拟

通过磁化熔融织构超导块材俘获远高于常规永磁体的磁场,可以用于磁分离、制作电机等,如何磁化是其中关键技术问题之一.脉冲磁化目前被认为是最有前景的超导块材的磁化方式之一.我们通过霍尔元件测量脉冲磁化过程中超导块材表面磁场的变化,并运用磁通蠕动流动模型和幂指数模型分别描述脉冲磁化过程,理论与实验相比较,结果表明磁通蠕动流动模型能够更好地描述脉冲磁化,热量的产生、局域的温升直接关系到俘获磁场的大小,通过合理的铁轭设置和利用多脉冲磁化技术有助于提高最终的磁化效果.     

基于Labview的高温超导单畴块材俘获磁场测试系统

本文利用虚拟仪器技术设计出一套高温超导单畴块材俘获磁场测试系统,能够准确及时地反馈出超导块材整体磁通冻结场的分布.软件平台由Labview搭建,实现计算机与测量设备的精确通信与控制,并对采集到的数据进行处理和表达.底层硬件包括步进电机驱动器,可控支架,高斯测量仪,数字多用表,低温霍尔探头,超导强磁体,低温杜瓦瓶,真空泵及制冷机.整套测量系统准确、高效、便捷、自动化成度高,为进一步高温超导体应用特性的研究和机理理论分析提供了可靠的实验技术方案.     

Hg0.9Tl0.1Ba2Ca2Cu3O8+δ超导膜(Tc>124K)在混合态中的输运性质的研究

本文研究了ｃ轴取向的Ｈｇ０．９Ｔｌ０．１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ８＋δ超导膜（Ｔｃ＞１２４Ｋ）在混合态下的电阻展宽及霍尔效应．低电阻区域的展宽显示出热激活磁通蠕动行为．在膜的超导转变温度以下，我们观察到霍尔电阻率符号反常现象．霍尔电阻率（ρｘｙ）和纵向电阻率（ρｘｘ）具有ρｘｙ（Ｔ）＝ｋρβｘｘ（Ｔ）的标度关系     

特殊YBCO高温超导双面膜的研制

本报导用倒筒式直流磁控溅射法在直径为１０．５ｍｍ、高为５．８ｍｍ的ＬａＡｌＯ３单晶圆柱体上通过放置基片使基两面同时均匀淀积出高度外延的ＹＢＣＯ超导薄膜。两面薄膜样品的Ｔｃ值均大于９１Ｋ，ΔＴｃ≤０．２Ｋ，ＦＷＨＭ≤０．２９，在７７Ｋ、１８．９ＧＨｚ下的Ｒｓ≈３ｍΩ。该优质薄膜适合于应用在高频微波器件上。