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.     

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.     

局部磁场对高温超导带材失超传播特性的影响

本文主要针对YBCO和Bi2223两种高温超导带材,在液氮温区下,测量了局部磁场影响下YBCO和Bi2223的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV).根据测量结果,分析了不同强度磁场对两种高温超导带材的最小失超能和失超传播速度随归一化传输电流的变化关系.结果表明,两种高温超导带材的最小失超能都会随着局部磁场的增加而减小;两种高温超导带材的失超传播速度都会随着局部磁场的增加而增加.     

局部磁场对高温超导带材失超传播特性的影响北大核心CSCD

本文主要针对YBCO和Bi2223两种高温超导带材,在液氮温区下,测量了局部磁场影响下YBCO和Bi2223的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV).根据测量结果,分析了不同强度磁场对两种高温超导带材的最小失超能和失超传播速度随归一化传输电流的变化关系.结果表明,两种高温超导带材的最小失超能都会随着局部磁场的增加而减小;两种高温超导带材的失超传播速度都会随着局部磁场的增加而增加.     

恒压下Bi2223/Ag带材失超规律研究

高温超导材料的实际应用中其装置两端的电压保持恒定,而现有的研究都是建立在恒流的基础上。基于此,通过建立恒压下Bi2223/Ag高温超导带材的一维失超传播模型,用数值模拟方法研究了Bi2223/Ag高温超导带在恒压作用下的失超传播行为。通过计算给出了Bi2223/Ag带材在恒压下的最小失超能(MQE)、失超传播速度(NZPV)及其变化规律,同时对恒流和恒压两种条件下的失超行为进行了对比,发现恒压下的最小失超能明显小于恒流下的最小失超能,同时恒压下的失超传播比恒流更慢。     

力学性能对Bi-2223/Ag超导带材临界电流影响实验研究

本文主要研究了在77K温度下,拉伸应变和弯曲应变对Bi-2223/Ag超导带材临界电流的影响,得到了超导带材的临界电流随拉伸强度、曲率半径变化规律.实验结果显明,拉伸作用在超导带材上产生的形变对其临界电流(Ic)的影响存在一个临界值εirr=0.3%.形变小于此临界值,Ic变化较小,超过此临界值,临界电流急剧下降.弯曲实验同样存在类似关系.同步辐射光源对超导带材检测表明,在形变情况下,超导氧化物陶瓷芯的微裂纹迅速增加和交织是Ic降低的主要原因.     

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。     

拉伸应变对Bi2223/Ag带材I_c不均匀性的影响

研究了Bi2223/Ag带材的Ic和n值沿带长方向的不均匀性在拉伸应变下的变化。结果表明,Ic和n值的大小并不是逐点一一对应的;当应变小于不可逆拉伸应变时,Ic随应变增加缓慢下降,n值随应变增加缓慢下降并有小幅震荡;Ic的均匀度随应变增加基本上没有变化,n值的均匀度随应变增加变好并有小幅振荡,而且变化范围很小。     

多芯Bi-2223/Ag带材交流损耗的特性研究

Bi-2223/Ag是一种很有前景的高温超导带材,交流损耗是高温超导在大规模电力应用方面的瓶颈,如何降低Bi-2223/Ag中的交流损耗是人们一直关注的问题。带材超导部分的横截面形状对交流损耗有很大的影响,前人曾通过双轴轧制等工艺制造矩形截面的带材,以降低其交流损耗;另有人在单芯带材中得到了环状结构,从中发现可降低交流损耗。本论文尝试利用抽换芯工艺制造多芯环状截面的Bi-2223/Ag高温超导带材,以期降低带材的交流损耗。论文中,通过解析方法计算了临界态模型下,临界电流密度在径向上分布不均匀的超导体的交流损耗特性,并得到结论:带材的外围临界电流密度越高,交流损耗性能越好。     

Bi2223/Ag超导带的电阻率ρ-T曲线研究

电阻率ρ(T)是影响超导材料失超传播性能的一个很重要的材料参数.本文主要对Bi2223/Ag高温超导多芯带材的电阻率ρ随温度T的变化关系曲线进行测量并得到了有意义的实验结果.同时也得到了超导带材的临界温度.通过测量的ρ-T曲线,我们分析了Bi2223/Ag超导多芯带从超导态向完全正常态的转变过程中,传输电流在带材内部超导芯与基体银之间的分配情况以及ρ-T曲线的形状.这对研究高温超导带材失超传播特性以及失超传播过程的有限元分析都有着重要的实际意义.