加强型Bi-2212超导股线有限元拉伸性能分析

为探究加强型Bi-2212超导股线的力学性能以及不锈钢包带对超导股线力学性能的影响，运用Ansys软件建立加强型Bi-2212超导股线的三维模型，采用有限元分析方法，对其机械结构进行仿真，模拟高温高压热处理后轴向受拉形变量和应力应变分布情况。仿真结果显示，在同样施加100 N拉力的情况下，与超导原线（Bi-2212超导线）相比，密绕Ni₈₀Cr₂₀包带后的加强型Bi-2212超导股线轴向受拉形变程度减小，约10%;应力应变均降低，约30%。采用Ni₈₀Cr₂₀作为外包带制成的加强型Bi-2212超导股线力学性能显著，是未来超导线发展方向之一。     

Nb_3Sn超导股线受压弹塑性有限元分析

运用ANSYS软件建立Nb3Sn超导股线的二维截面简单模型,采用有限元方法研究平板压缩和凹面板压缩方式对Nb3Sn超导股线在4.2K低温下受不同的压力下弹塑性应变的影响。通过分析得出:两种不同的压缩方式使Nb3Sn股线中超导区域的中间位置的应变比靠近外层位置的应变要大;受同样压力作用下,平板压缩导致的超导区域的平均应变要比凹面板平均应变大。采用该有限元模型,研究了Nb3Sn超导股线三个不同位置上产生的空隙在压力作用下对超导股线的弹塑性应变的影响。通过分析可得出:空隙会使股线中的超导区域的平均应变增大,并且越靠近施力点的空隙对平均应变影响越大;在具有相同位置的空隙下,平板压缩导致的超导区域的平均应变要比凹面板平均应变大。     

不同高压热处理的Bi-2212性能研究

高温超导材料Bi-2212在4.2 K具有优异的磁场载流性能。是目前高场下(20 T)最具应用前景的高温超导材料之一。高压热处理工艺是决定Bi-2212超导线材性能的重要因素。通过分析不同压力强度(主要为3 MPa和5 MPa)下Bi-2212超导线材的线径、临界电流以及n值特性,研究了不同压强对热处理炉恒温区以及压强对超导材料性能的影响规律。结果表明,3 MPa压力下与5 MPa压力下热处理后对Bi-2212线材性能的影响相近,3 MPa的压强更容易实现,对设备要求更低。     

压痕对低温和高温超导股线临界性能影响研究

低温超导股线Nb Ti和Nb3Sn用于核聚变装置用的CICC导体结构,由于绞缆的作用及导体生产过程中的挤压作用,将会导致Nb Ti和Nb3Sn超导股线的表面产生不同形式的压痕,过大的压痕将会影响股线的临界性能;高温超导股线Bi-2212和Mg B2是未来可用于核聚变装置中制成CICC导体潜在的高温超导材料,由于高温超导材料的脆性,在电缆制备及导体制造过程中也会导致股线的表面产生压痕影响股线的性能。文中主要开展对于低温超导股线Nb Ti,Nb3Sn及高温超导股线Bi-2212和Mg B2的临界性能随压痕深度的变化规律,从而为导体制造的改进及未来高温超导导体的制造提供理论依据。     

Bi-2212超导线临界性能研究

Bi-2212高温超导线是目前高温超导材料中唯一可以制成圆线的超导材料,这为使用其绞制超导电缆,制备CICC导体提供了可能性。因此,需要研究其各种性能,为今后导体设计和运行参数设定提供依据。临界电流和n值是衡量超导线性能的主要参数,采用四引线法测量了西北有色金属研究院使用粉末穿管法(PIT)制备的Bi-2212超导线在0-12T背景磁场中临界电流和n值,用Asterisk给出的定标率公式对临界电流随磁场变化率关系进行了拟合并加以分析。     

高温超导电缆结构数值模拟研究

高温Bi-2212超导线是目前高温超导材料中唯一可以制成圆线的超导材料,这为使用其绞制超导电缆、制备CICC导体提供了可能性。Bi-2212属于陶瓷性材料,其力学性能较差。力学性能是其关键的参数要求。文中利用数值模拟方法,开展了高温Bi-2212超导电缆的力学性能研究。     

Bi-2212超导线材研究进展

Bi-2212高温超导材料在高磁场中具有优异的磁场载流能力,可制备成各向同性圆线,可以绞制成大电流的电缆导体,是大型强磁场磁体的首选材料之一。经过30多年的发展,Bi-2212超导线材的临界工程电流密度(J_E)也已达到工程应用要求。综述了国内外近年来Bi-2212超导材料在载流性能、绝缘、内插线圈和热处理等方面的研究进展。     

Bi-2212超导圆筒性能测试

Bi-2212超导圆筒是感应屏蔽型高温超导故障电流限制器的核心部件,其性能直接影响着故障电流限制器的性能的优越与否.本文详细的介绍了利用感应法测量Bi-2212超导圆筒临界电流的原理和方法,并对Bi-2212超导圆筒在感应法测量中的S-N转变过程进行了研究,同时测出其交流损耗规律.这些性能参数对感应屏蔽型故障电流限制器的额定工作电流、故障后的运行状况、以及损耗等的研究具有十分重要的意义.     

不同热处理条件下Bi-2212超导线材的临界性能研究

Bi-2212高温超导材料在4.2K具有优异的磁场载流性能,并且是目前高温超导材料当中唯一可制备成各向同性圆线的材料,可以绞制成大电流的CICC电缆,也是大型超强磁场磁体的首选材料之一。高压热处理技术可以大幅提高材料超导性能。临界电流与n值是超导导线的主要性能参数。本文测量了两组分别经过常压和高压热处理的超导线在不同背景磁场中的临界电流和n值。测试所用Bi-2212导线是以Ag和Ag/Mg合金为基体,采用粉末装管法制备而成,两组导线在890℃下经不同压强热处理。从对比的数据中定性地分析热处理压强和超导线性能之间的关系。     

Bi—2223带材在拉伸应力下的临界电流

研究了不锈钢加强的Bi-2223/Ag高温超导带材在不同的拉伸应力下临界电流的变化情况。采用改造后的拉伸设备,在温度77K下对超导带材施加拉伸应力的同时,利用四引线法测量带材的临界电流,得到了超导带材的应力—应变曲线以及临界电流—应变曲线。利用理论公式计算了应力对超导带材临界电流的影响,与实验结果进行对比,并对两者的差别进行了分析。     

ITER�������ߵ���ѧ���ܲ���

介绍了Pacman装置的设计原理,用Pacman装置测量了OST公司通过内锡法工艺制备的Nb3Sn超导股线在12T,4.2K条件下单轴方向的临界电流与应变的关系,应变的范围在-0.8%～+0.6%。用偏量比例模型模拟了临界电流与轴向应变之间的规律,分析了随应变的改变n值的变化,得出了Nb3Sn超导股线对应变的敏感程度。     

Nb_3Sn超导线弯曲应变对临界电流影响研究

Nb3Sn超导线现为大型工程科研项目如国际热核聚变反应堆(ITER),强磁场项目等磁体的基本材料之一.由于A15相的脆性,受力作用下Nb3Sn超导体超导性能会发生严重退化.在ITER用管内电缆导体(CICC)中,股线受到电磁力作用时会产生弯曲应变.为研究弯曲应变对超导线的临界电流影响,我们对ITER标准临界电流测试骨架中间部位开槽,使股线在通电过程中产生循环的弯曲应变,并测试得到其临界电流.结合Nb3Sn超导线偏应变临界电流定标律,分析在两种极限假设情况(低丝间电阻和高丝间电阻)下超导线弯曲应变对临界电流的影响,并与骨架开槽实验结果进行比较.     

ITER超导股线的力学性能测试

介绍了Pacman装置的设计原理,用Pacman装置测量了OST公司通过内锡法工艺制备的Nb₃Sn超导股线在12T,4.2K条件下单轴方向的临界电流与应变的关系,应变的范围在-0.8%～+0.6%。用偏量比例模型模拟了临界电流与轴向应变之间的规律,分析了随应变的改变n值的变化,得出了Nb₃Sn超导股线对应变的敏感程度。     

用于ITER的NbTi超导股线临界电流测试方法

介绍了一种用于ITER的NbTi超导股线在不同温度下临界电流测试的方法和装置。该装置包括一孔径为70mm、最高磁场高达16T的背景磁体以及变温杜瓦等系统。对NbTi超导线变温测试设计了二元电流引线。用该系统得到了其NbTi超导股线在不同磁场不同温度下的临界电流,用“Luca”定标律拟合了测试结果,并对测试结果进行了分析。     

化学溶液法制备Bi-2212超导厚膜及表征

在柔性衬底上制备的Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2O8+x)超导厚膜在高场低温下有高的临界电流密度、可塑性好、易加工成材等特点,因而有广阔的应用前景.所以制备低成本、高性能的Bi-2212厚膜技术已经成为此类高温超导材料实用化的关键.本文系统的研究了采用Bi系超导粉前驱化学溶液的方法进行Bi-2212超导厚膜的制备和表征.对制备超导厚膜过程中的关键步骤做了系统的研究,主要包括局部熔融烧结温度、固相烧结温度、匀胶机最高转速、涂层的厚度等对超导转变温度和转变宽度的影响.我们得出最佳的烧结温度和固相温度分别是888℃、845℃,并发现随着匀胶机转速和涂层厚度的增加,超导膜的转变温度逐步提高,当最高转速为4000r/min,涂层厚度设定为七层,制备出的超导膜R～T曲线的第二个相转变点消失了.制备出的超导膜的转变温度在90K左右.与此同时还进行了XRD、SEM测试表征.最终可以得到均匀平整无裂纹的高质量Bi-2212超导厚膜.     

倾斜生长Tl_2Ba_2CaCu_2O_8超导薄膜的I-V曲线及快速反应特性

在10mm长、3mm宽的斜切LaA lO3衬底上制备出不同厚度的Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜。对薄膜的I-V特性进行测量,其临界电流密度小于正常生长的Tl-2212超导薄膜。对薄膜通过脉冲方波进行快速反应特性的测量,结果表明:倾斜生长的Tl-2212超导薄膜在一个电压脉冲的作用下,产生宽度仅为μs量级的大电流脉冲,然后变为正常态。这和正常生长的超导薄膜不同,前者没有经过发热和升温的过程。利用这一特性可以制作高速高温超导开关和快速反应限流器等。     

倾斜生长Tl2Ba2CaCu2O8超导薄膜的Ⅰ-Ⅴ曲线及快速反应特性

在10mm长、3mm宽的斜切LaAlO3衬底上制备出不同厚度的Tl2Ba2CaCu2O8(Tl-2212)超导薄膜.对薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性进行测量,其临界电流密度小于正常生长的Tl-2212超导薄膜.对薄膜通过脉冲方波进行快速反应特性的测量,结果表明倾斜生长的Tl-2212超导薄膜在一个电压脉冲的作用下,产生宽度仅为μs量级的大电流脉冲,然后变为正常态.这和正常生长的超导薄膜不同,前者没有经过发热和升温的过程.利用这一特性可以制作高速高温超导开关和快速反应限流器等.     

Bi-2212元件的超导限流特性测试与数值分析

Bi-2212元件(Bi-2212monofilar bulk element)是开发24KV/630A超导限流器(SFCL)的元件之一。本研究从实验和理论上探讨了Bi-2212元件的直流伏安特性、交流损耗特性、限流特性和局部温度分布。结果发现Bi-2212元件的临界电流增加了3.3倍而工作温度从77K降低到65K。尽管Bi-2212导体是线圈排列,但是其交流损耗的测量值与Norris方程的计算结果相似,温度都在77K和65K之间。故障期间每段温度的测量值与数值分析的结果一致。     

感应法测量高温超导简临界电流研究

本文详细介绍了单匝环路感应法的基本原理.结合电子技术和计算机测控技术,对该方法进行了改进,并应用该方法对Bi-2212超导筒的临界电流进行了研究,给出了实验结果.研究表明临界电流判据选取的越小,测量的系统误差越小.     

窄丝化工艺对第二代高温超导带材临界电流特性的影响

超导带材应用于超导电力设备时,其临界电流特性受外界交变磁场大小和方向的影响,展现出明显的各向异性.为了减小外场对超导带材的影响,本文通过窄丝化工艺将4 mm宽的高温超导带材分切成2 mm宽的高温超导细丝.本文通过冷热循环疲劳测试实验和带材显微观察两个角度相互验证,对2 mm超导细丝临界电流性能做了具体评估.创新性地提出"在窄丝化工艺中引入电镀铜工艺作为过渡来改善超导细丝临界电流特性",通过实验以及显微观察证实"电镀铜工艺能够在超导细丝表面生成铜保护层,有效降低超导细丝临界电流的衰减".本文也为后续超导细丝在复合结构的应用中提供了重要参考.