高温超导体Bi-2223复合带材机械性能研究

从实际应用来看,复合带材的机械性能是必须考虑的重要参数之一.在实际应用中Bi-2223复合带不可避免的受到外界机械作用力,例如拉应力、弯曲应力等等.本文通过自制的拉应力测试装置测试了单芯、多芯、银包套、合金包套等不同样品在不同拉力下的临界电流(Ic),和这些样品不同弯曲半径下的临界电流,得出了不同样品抗拉性能和抗弯曲性能,对今后带材的研制和今后的产业化生产提供了重要的参考价值.     

Bi2223带材的临界电流及交流损耗研究

测量了77K温度下不同基体材料和不同芯数带材的临界电流和交流损耗.分析了弯曲应变对它们的影响.结果表明单芯样品的不可逆应变小于0.15%,而多芯样品的不可逆应变在01%到03%之间,多芯导体的机械性能比单芯导体的好,增加芯数可以提高机械性能,金属包套材料对超导芯起到了增强的作用,它防止了超导芯中裂纹的进一步传播.自场损耗随外加应变的增加而增加,这种大幅度的增加与应变使带材的临界电流急剧减小直接相关 关键词： 高温超导体 临界电流 交流损耗     

Bi（2223）／Ag复合带材的研制

采用粉末套管法制备了单芯,7芯,49芯和343芯Bi_(1.8)Pb_(0.4)Sr_2Ca_(2.2)Cu_3,O_x/Ag 复合带材,并研究了热处理条件,加工方式和弯曲应变对带材超导性能和组织结构的影响.研究表明,带材 J_c 对烧结温度十分敏感,在845℃附近作200h 烧结热处理,其 J_c 都有最大值.采用反复压制和烧结的工艺,可有效地改善带材的 J_c,其中49芯带材 J_c(77K,0T)=1.5×10~4A/Cm~2和 J_c(77K,1T)=1.20×10~3A/cm~2.在弯曲应变状态下,带材的 J_c 与其芯数密切相关,随着芯数增加,带材抗应变性能改善,其中343芯带材,当弯曲应变为～1%时,J_c 仍达无弯曲应变时的～70%,为单芯带材的5倍多.     

Bi-2223/Ag多芯超导薄带的制备及其性能研究

采用PIT法制备银包套Bi-2223多芯超导薄带,研究了不同厚度带材的制备工艺和性能特点.采用不同的轧制变形量,将Bi-2223/Ag多芯线轧制为0.4mm～0.07mm不同厚度的带材.试验结果表明,厚度越薄的带材热处理温度较低,相变速度更快.由于组织均匀性和超导相的相对含量及织构的影响,不同厚度带材的临界电流密度有很大差异,厚度为0.1mm左右带材的临界电流密度最高,用这样的薄带可以绕制内径更小的线圈.     

MgB_2/Nb/Cu多芯线材的力学性能研究

实验中对采用原位法粉末装管工艺(in-situ PIT)制备的Nb芯增强,6芯、12芯和36芯等多种导体结构的Nb/Cu复合包套MgB2多芯超导线材的力学性能进行了针对性地研究;设计并加工了一套专门用于低温下MgB2线带材弯曲应力测试的样品架;研究了MgB2线带材的临界电流随弯曲应力的变化性能;同时研究了室温及低温条件下的拉伸对MgB2线材超导电性的影响。力学性能分析表明,所制备的Nb芯增强6芯MgB2超导线材在弯曲直径为80mm以上时,超导临界传输电流没有出现明显的退降,同时该线材的拉伸力学性能也比未增强线材有明显的改善。     

新型Bi系高温超导用银合金力学性能研究

为开发新型Bi系高温超导用银合金,使其具有良好的机械性能,我们制备了AgMg0.05V0.05和AgMg0.10V0.075合金,研究了这两种合金经过不同条件退火处理后的室温拉伸性能.实验结果表明,合金化对提高材料的强度有显著效果;由光学金相照片观察到,银合金经过空气气氛退火后,形成了氧化物析出相,使强度进一步提高.AgMg0.05V0.05合金经820℃、40h空气退火处理后,屈服强度和抗拉强度分别高达110MPa和217MPa,克服了AgMgNi合金在较高温度退火强度下降的缺点.获得在高温长时处理后保持高强度的包套合金材料,对提高超导带材的机械强度和传输性能以及工程上的应用具有重要的意义.     

封装材料对二代高温超导带材稳态过电流能力与拉伸性能影响的实验研究

随着二代高温超导带材从实验室走出，二代高温超导带材进入商业化大规模生产和应用阶段.针对不同的应用场景对热学、电学和力学性能的特殊要求，需要对二代高温超导带材匹配不同的后处理工艺，例如分切、镀铜以及封装等.为了解决现有常用封装材料(紫铜和不锈钢)各自的短板，本文采用铜合金材料封装，详细对比了铜银合金与黄铜与现有常用封装材料在超导带材稳态过电流能力和轴向拉伸性能的差异.发现铜银合金封装的二代高温超导带材的综合性能优于紫铜封装和不锈钢封装的二代高温超导带材.本文的研究也为实际应用中二代高温超导带材的选型提供参考.     

Bi2223/Ag高温超导带的侧向弯曲率对载流能力的影响

Bi2 2 2 3银包套超导带材是研制高温超导磁体和高温超导强电应用的基础。文中就对高温超导磁体最大运行电流有重要影响的 Bi2 2 2 3银包套带材侧向弯曲形变进行了初步探讨 ,就不同的侧向弯曲率对超导带载流能力的影响进行了实验测试 ,并提出了提高 HTS磁体最大运行电流的方法。     

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。