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。     

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.     

电流转移对MgB_2/Fe超导带材失超传播速度的影响

在MgB2/Fe超导带材中,Fe包套与MgB2超导芯的交界处有很薄的反应层,其主要成分为Fe2B和FeB,其电阻率很高,导致当电流在基材和超导芯间转移时存在一个转移长度,在这一长度上会产生电压分布并伴随有焦耳热产生,从而影响到带材的临界电流测量和热稳定性.本文使用分布电阻模型分析了MgB2/Fe超导带材中的电流转移特点,推导出电流转移长度的公式及由于电流转移产生的焦耳热.并把电流转移产生的焦耳热加入到MgB2/Fe超导带材在绝热条件下失超传播的一维分析当中,推导出失超传播速度的公式,对超导带材失超传播速度的传统计算公式进行了改进.本文对研究MgB2/Fe复合超导带材的热稳定性分析及MgB2超导带材的实用化具有参考价值.     

电镀铜对YBCO超导带材临界电流影响的研究

钇系超导带材(YBCO)由于载流能力强、不可逆场高,是近年来高温超导材料领域的研究热点,并在电力行业实现示范应用。YBCO超导带材由基底、缓冲层、超导层和保护层组成,可通过电镀铜工艺实现保护层的制备。目前,有关电镀铜对YBCO超导带材临界电流的影响还鲜有报道。因此,本研究对比了镀铜前后YBCO超导带材的表面形貌和临界电流。实验结果表明:电镀铜在提高带材机械强度的同时,对其超导电性并无明显影响。     

高温超导带材长带Ic均匀性非接触连续测量系统

利用非接触法测量超导带材在去除背场后的剩余磁场是一种测量超导带材沿长度方向临界电流均匀性的行之有效的方法.超导带材的性质沿长度方向是变化的,去除背场后的剩余磁场可以被探测并且正比于超导带材的临界电流的大小.本文还提出一种利用非接触法测量超导带材临界电流均匀性的设备的设计方案,主要用于超导带材临界电流均匀性的快速和自动化测量.     

适用于电阻型超导限流器的超导带材选取与实验研究

电阻型超导限流器主要利用超导带材在失超后的电阻抑制故障电流值,目前一般采用不锈钢加强的ReBCO超导材料。由于涂层导体的银、铜稳定层对其电阻率的影响较大,尤其在低温段的影响尤为显著,成为影响超导带材在电流冲击后响应过程的主要因素。实验表明,超导带材可承载的冲击电流幅值随持续时间延长而迅速降低,不锈钢加强层厚度的增大有利于超导带材耐冲击电流水平的增加。因此,交流超导限流器应适当选用加强层较厚的超导带材,而直流超导限流器应选择具有铜稳定层及适当减小不锈钢加强层厚度的超导带材。     

冷绝缘高温超导电缆临界和稳态载流特性分析

超导电缆出现失超故障时,不仅会损坏其本体,还会严重影响其供电可靠性乃至整个电力系统的稳定性,因此研究高温超导电缆的稳定性问题,已成为目前高温超导电缆实用化过程中需要重点解决的关键性技术问题之一。对两种不同的YBCO超导带材的临界电流特性进行了测试,分析了背景磁场强度、方向和交直流背景磁场对临界电流的影响,并对超导电缆的稳态性能进行了实验系统的设计和数据釆集。对超导电缆通以不同幅值和频率的电流,对超导电缆稳态时的各层电流进行了实验测量和结果分析,结果表明超导电缆在不同电流等级下具有良好的均流效果。这种良好的均流效果证明超导电缆在稳态时具有相对较好的稳定性。     

一种用于电阻型超导限流器新型结构的第二代高温超导带材

电阻型超导故障限流器(R-SFCL) 结构简单、 限流效果好等优点, 在电力系统中具有广阔的应用前景. 超导故障限流器的发展经历了实验级、 配电级、 输电级样机研制等阶段. 随着超导限流器容量不断攀升, 由于单根材料性能的限制, 不可避免在系统中会采用大量的串并联方式. 带材的临界电流和耐瞬态冲击能力决定着一个限流器在额定电流通流下和过流冲击下的并联支路数. 带材的失超电阻决定着一个限流器在一定故障电流抑制率下的串联支路数. 通过分析目前 REBCO 超导带材的参数和典型的限流器设计参数, 发现了超导带材电流和耐过流冲击相差近3 倍的关系. 本文提出了一种宽的不锈钢封装窄的超导带结构, 目的是让不锈钢的宽度与超导带材的宽度保持在3 倍的关系, 以贴合部分限流器的需求. 经过测试, 结果显示低成本新结构的超导带材瓶颈性能保有原结构带材的91 .3% , 成本下降一半, 这对未来电阻型超导限流器成本的降低来说是一个非常好的选项.     

窄堆线的堆叠方式对高温超导管内电缆导体临界电流的影响

为了提高超导缆线的结构性能,将利用2mm宽的超导带材形成窄堆线,并将其嵌入到开槽铝管中,制备成一种基于窄堆线的高温超导管内电缆导体。通过临界电流测量实验,研究了不同带材根数和不同扭绞节距对高温超导管内电缆导体临界电流的影响。结果表明,扭绞节距一定时,带材堆叠根数越多,临界电流折损率越大;当扭绞节距最小为100mm时,超导窄堆线依旧能保持良好超导特性,且临界电流未发生较大折损。     

Bi系带材交流损耗测量的实验研究

超导带材交流损耗的测量是判断带材性能好坏的重要手段,也能为研究超导带材的交流损耗机理提供很好的方法. 文章介绍了采用传输电流法测量交流损耗的基本原理和要解决的技术难点,并详细讨论了采用不同的比较信号对测量结果的影响,指出利用超导体的零电阻特性,在小电流I(I相似文献   

拉伸应变对YBCO涂层导体传输特性的影响

本文通过实验研究了拉伸应变对YBCO涂层导体的临界电流(Ic)、n值和交流损耗的影响(零场,77K),实验结果表明,随着拉伸应变的增大,YBCO涂层导体Ic的变化分为三个阶段,开始缓慢上升,然后缓慢下降,最后快速下降,Ic的上升表明带材中存在残余压缩应变,Ic的衰减是由于应变导致弱连接区域的钉扎势与晶界间临界电流密度同时减小引起的;而n值随应变增加基本上没有变化,说明沿导体长度方向的Ic分布没有变化.由于临界电流密度沿样品宽度方向分布不均匀,实验所得的交流损耗结果与采用Norris模型计算所得的结果不一致,同时,当应变超过不可逆应变、电流接近Ic时,交流损耗快速增加.     

高温超导磁体临界电流影响因素的研究

临界电流值是描述Bi2223高温超导带材性能的一个基本参数,在一定的温度条件下,Bi2223高温超导带材的临界电流是带材所在位置磁场大小和磁场方向的函数,其短样的临界电流值可以通过四引线法测量,单根超导带材的自场很小,磁场对临界电流的影响可以忽略.高温超导磁体的临界电流被定义成引发该磁体失超的最小电流,高温超导磁体的自场比单根超导带材的自场要大得多,磁体各个位置的磁场大小和方向各不相同,很难用理论的方法准确计算磁体的临界电流.对于高温超导磁体而言,除了磁场的影响因素以外,绕制磁体所用的超导带材自身的均匀性也是影响其临界电流的一个重要因素.本文对这两个因素进行探讨,并着重讨论高温超导带材自身的均匀性对临界电流大小的影响,本文的结论可以为高温超导磁体的设计、磁体绕制时带材的选择、磁体运行时安全工作电流的确定提供帮助.     

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。     

单轴应变对氮化铟电子结构及光学性质的影响

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,计算单轴应变下闪锌矿氮化铟的电子结构及光学性质.结果表明：施加应变会使带隙变窄.对于拉应变,随着应变增大带隙减小程度增大;对于压应变,随应变增大带隙减小程度减弱;且拉、压应变对带隙调控都是线性的.在能量区间4 eV~12 eV范围内施加应变时,氮化铟的吸收光谱发生红移,随拉应变程度增加,吸收光谱的红移进一步加大;随压应变增加,吸收光谱红移减弱;在该范围内,氮化铟的折射率、反射率随拉应变的增大而增加,随压应变增加减小;施加拉应变时能量损失函数峰值增大,施加压应变后能量损失函数峰值减小.通过施加单轴应变能有效调节氮化铟材料的电结构及光学性质.     

韧性材料的微裂纹扩展与分叉的晶体相场模拟

采用晶体相场方法研究韧性单晶材料在双轴拉伸条件下微裂纹扩展与分叉的演化过程,分析应变、温度、初始裂口形状等因素对裂纹扩展和分叉的影响.结果表明:对于简单的单向拉伸,应变需要达到一定的临界值,裂纹扩展才会启动.对于二组相互垂直的双轴拉伸作用,当应变达到临界值后,裂纹扩展过程中会发生分叉现象.温度越高,裂纹扩展越快且分叉越多.裂纹在扩展过程中,体系能量不断降低,当裂纹出现分叉时,体系能量降低得更快.在裂纹扩展过程中,有时是会在裂尖处前方出现微小的空洞,类似在裂纹尖端前方出现位错发射情况,这些微小的空洞逐渐扩大连成裂纹.本文所得结果与相关模拟结果和实验结果符合.     

Depinning of the Bragg glass in a point disordered model superconductor

We perform simulations of the three-dimensional frustrated anisotropic XY model with point disorder as a model of a type-II superconductor with quenched point pinning in a magnetic field and a weak applied current. Using resistively shunted junction dynamics, we find a critical current I_{c} that separates a creep region with immeasurably low voltage from a region with a voltage V proportional, variant(I-I_{c}) and also identify the mechanism behind this behavior. It also turns out that data at fixed disorder strength may be collapsed by plotting V versus TI, where T is the temperature, though the reason for this behavior as yet not is fully understood.     

Uniaxial strain-modulated electronic structures of CdX (X = S,Se, Te) from first-principles calculations:A comparison between bulk and nanowires

Using first-principles calculations based on density functional theory, we systematically study the structural deformation and electronic properties of wurtzite CdX(X = S, Se, Te) bulk and nanowires(NWs) under uniaxial [0001] strain. Due to the intrinsic shrinking strain induced by surface contraction, large NWs with {10ˉ10} facets have heavy hole(HH)-like valence band maximum(VBM) states, while NWs with {11ˉ20} facets have crystal hole(CH)-like VBM states. The external uniaxial strain induces an HH–CH band crossing at a critical strain for both bulk and NWs, resulting in nonlinear variations in band gap and hole effective mass at VBM. Unlike the bulk phase, the critical strain of NWs highly depends on the character of the VBM state in the unstrained case, which is closely related to the size and facet of NWs. The critical strain of bulk is at compressive range, while the critical strain of NWs with HH-like and CH-like VBM appears at compressive and tensile strain, respectively. Due to the HH–CH band crossing, the charge distribution of the VBM state in NWs can also be tuned by the external uniaxial strain. Despite the complication of the VBM state, the electron effective mass at conduction band minimum(CBM) of NWs shows a linear relation with the CBM–HH energy difference, the same as the bulk material.     

纳观尺度裂纹扩展微观机理的晶体相场法研究

采用晶体相场方法模拟不同预变形量的样品在单轴拉应变作用下的纳观裂纹扩展行为.观察纳观尺度的裂纹演化过程,结果表明：对于无预变形的样品,在拉应变作用下,由于裂口处应变集中,当应变量达到临界值时,裂口开始起裂并伴随位错出现,随着裂尖的前进位错伴随着裂尖而滑移.对于预变形的样品,在较小的临界应变值裂口起裂,且预变形量越大,裂纹越易起裂和扩展.在裂纹扩展早期阶段呈现出扩展-转向-扩展的长大特征,其本质是裂纹扩展由于裂尖附近的位错滑移受阻引起应变集中,造成主次原子晶面方向的原子键交替断裂,使得裂尖扩展沿[√3,1]和[√3,-1]方向交替改变而前进,裂纹边缘呈锯齿形状.样品的裂纹扩展后期出现显著的类似解理裂纹扩展行为,解理方向沿[√3,1]和[√3,-1]方向,且预变形量大的样品裂纹解理扩展更明显且扩展较快.     

Direct-bandgap electroluminescence from tensile-strained Ge/SiGe multinle auantum wells at room temnerature

Tensile-strained Ge/SiGe multiple quantum wells （MQWs） were grown on a Ge-on-Si virtual substrate using ultrahigh vacuum chemical vapor deposition on an n＋-Si （001） substrate. Direct-bandgap electroluminescence from the MQWs light emitting diode was observed at room temperature. The quantum confinement effect of the direct-bandgap transitions is in good agreement with the theoretical calculated results. The redshift mechanism of emission wavelength related to the thermal effect is discussed,