铌钛超导体的非合金化制备

本文研究了Nb片和Ti片在不同温度下的扩散行为,并利用Nb片和Ti片交替组配加工,经过扩散反应制备出了NbTi超导线.运用扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面的扩散形态及微结构,并对热处理工艺的合理选择进行了讨论.结果表明:经800℃,5小时扩散可得到厚度最大,Ti含量最高的NbTi超导相.该工艺制备出的NbTi超导线材的临界电流密度Jc可达到2800A/mm2(5T、4.2K)和4200A/mm2(3T、4.2K),与传统工艺制备出的超导体的性能相当.     

Nb/Ti的扩散行为研究

为了简化NbTi超导线材的制备工艺,本文利用叠压的Nb/Ti复合片对600～900℃处理3～9小时的扩散样品进行了研究.扫描电镜观察和分析结果表明,800℃扩散5小时可以得到厚度较大,Ti含量较高的单β相扩散层;过高的扩散温度或过长的扩散时间仅会增加αβ双相区的厚度,反而会降低NbTi材料的性能.     

不同Ti含量对NbTi超导体临界电流密度的影响

利用Nb片和Ti片交替组配加工,经扩散反应制备了Ti含量从43WT%到57WT%之间的三种不同成份的NbTi超导线.测量了三种不同成份的临界电流密度Jc,讨论了在磁场下不同Ti含量对NbTi线临界电流密度Jc的影响,并对磁通钉扎机制进行了分析.通过扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面扩散形态及微结构,并运用多源标度分析法[1]对不同成份的NbTi超导线进行了磁通钉扎力密度随磁场变化曲线的拟合.结果表明:随着含Ti量的增加,其临界电流密度在低场时很高,而在高场时的性能偏低,且下降迅速,而含Ti量低的超导线在高场时的性能更具有优势;超导线在不同磁场下的性能是由点钉扎和面钉扎两种钉扎机制共同作用决定的.     

MRI用低铜比NbTi超导线材组织和性能

本文以高均匀性Nb47Ti合金锭和高纯无氧铜为原材料,制备了铜比为1.0,Φ0.846mm的MRI(Magnetic Resonance Imaging)用低铜比NbTi/Cu超导线.研究了最终应变和间隔应变对MRI用NbTi/Cu超导线微观组织和临界电流密度的影响.测试结果表明:时效3次时,最终应变在3.0~4.4之间,随最终应变增大,临界电流密度呈先增大而后降低,最终趋于稳定的变化规律;最终应变相同的条件下,增大间隔应变会导致临界电流密度的降低.经过工艺优化后,临界电流密度最高为3208A/mm2(4.2K,5T,判据0.1μV/cm).微观组织观察表明:临界电流密度最高时,α-Ti沉淀相呈褶皱弯曲状,并弥散的分布在β-NbTi基体之上.     

热处理对NbTi合金临界电流密度的影响

研究了不同热处理次数、热处理温度、热处理时间和真实应变对 Nb50 wt%Ti 与 Nb46.5wt%Ti 合金 Jc 的影响.研究结果表明,适度升高热处理温度,增加最终真实应变,对 NbTi合金获得高 Jc 是有利的.经三次 420℃×40h 时效热处理的 Nb50%wtTi(Nb46.5 wt%Ti)合金,在5T 外场下,最佳 Jc 值达到3100 A/mm^2(3000A/mm^2).     

快脉冲超导磁体用NbTi超导线材的制备研究北大核心CSCD

本研究以Cu10Ni合金作为基体材料,采用组装法制备了铜比1.8,Φ0.7 mm的快脉冲超导磁体用NbTi超导线材.研究了Cu10Ni合金、时效次数和最终应变、去应力退火对快脉冲超导磁体用NbTi/Cu超导线微观组织和临界电流密度的影响.实验结果表明:采用Cu10Ni合金作为基体,时效3次且最终应变在3.5-5.0之间时,线材最终应变增大,临界电流密度呈先增大而后降低,最终趋于稳定的变化规律;最终应变为4.37时,随着热处理次数的增加,临界电流密度呈先增大而后降低的趋势,断线次数也随之明显增多.损耗的测试结果表明:采用Cu10Ni合金为基体制备的超导线材的损耗要明显小于无氧铜基体的超导线材.经过3次时效热处理且最终应变为4.37时,Cu10Ni合金为基体制备的超导线材其临界电流密度最高为2308A/mm^2(4.2K,5T,判据0.1μV/cm),损耗为40.8mJ/cm^3,(±3T,4.2K).     

超流氦冷却11T高场NbTi线圈

本文涉及了用饱和超流氦冷却NbTi超导线圈的问题.介绍了获得饱和Hell的系统及其运行特性.我们利用了这系统可以使温度降到1.8K左右并在一NbTi超导线圈的孔腔中获得了11T的磁场.     

低损耗NbTi线材制备技术研究

国内重离子加速器(HIAF)磁体服役在高速脉冲电流下,要求超导磁体用超导线具有较低的损耗,并具有高的临界电流,针对磁体的设计要求,本文研制了两种新型结构的NbTi/Cu0.5Mn超导线,通过两次组装、冷拉拔获得了线径Φ0.8mm、12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝小于5μm的高临界电流、低损耗超导线,系统研究了两种新型结构超导线的截面形貌、芯丝形貌、磁滞损耗及不同时效热处理次数超导线的临界电流密度(Jc)和n值,最后获得了线材芯丝直径和磁滞损耗的变化关系.研究结果表明,两种线材经过二次组装、挤压和冷拉拔后,单个亚组元成型良好,芯丝变形粗细均匀,尺寸大约4μm.随着时效热处理次数由3次增加到5次,线材芯丝表面有颗粒状的CuTi化合物生成,且5T、4.2K下临界电流密度由2295A/mm2增加到2958A/mm2,不同时效热处理次数的线材n值大小介于30~60之间,表明芯丝整体变形均匀.线径Φ0.8 mm、12960芯和10800芯线材在4.2K、±3T下的磁滞损耗分别为35.5mJ/cm3、42.8mJ/cm3,随着线材芯丝直径由4.6μm减小至2.8μm,磁滞损耗由42.8mJ/cm3降低至17.3 mJ/cm3.最后,通过优化工艺后获得了Jc(5T、4.2K)为2958 A/mm2,Qh(4.2K,±3T)为37.5mJ/cm3的千米级NbTi/Cu0.5Mn超导长线,并可实现批量化生产.     

T1系超导薄膜金属涂层的生长与特性研究

我们研究了T1-2212超导薄膜在带有YSZ／CeO2缓冲层和带有Ce02／YSZ／CeO2缓冲层的Ni金属RABiTS基带上的生长情况．基带上的缓冲层是采用PLD方法制备的，T1-2212薄膜的制备采用了磁控溅射和后热处理两步方法．XRD实验结果表明。T1-2212薄膜都具有很好的C轴垂直于膜面的织构，并具有双向外延生长特性．在CeO2／YSZ／CeO2／Ni基带上制作的T1-2212薄膜的Tc达到102．8K，J,（77K,0T）达到2.6MA／cm^2；在YSZ／CeO2／Ni基带上薄膜Tc可达97．7K，Jc（77K,0T）也可以达到0．45MA／cm^2.     

EAST装置15kA高温超导电流引线研发

低温超导磁体采用高温超导电流引线能显著降低制冷系统的造价和运行费用．正在建造中的大型超导托卡马克核聚变试验装置（EAST）需要一对16kA和12对15kA电流引线．所研发的电流引线采用美国超导（AMSC）公司提供的Bi-2223／Ag-Au带材，每5条超导带组成单元叠，与不锈钢支撑圆筒表面50个槽软钎焊成超导段．支撑筒两端铜接头，温端与铜电流引线段丝扣连接并低温钎焊;冷端与100根NbTi／Cu超导线直接锡铅钎焊．冷端采用4K超临界氮流冷却;温端正常运行温度为78K，用液氮冷却．设计要求在此冷却条件下的临界电流大于16kA.78-290K铜电流引线采用3头螺旋槽换热器，冷氮气冷却．为提高电流引线的安全性，在高温超导段温端贮存适量液氮作为热沉，大大增加电流引线被烧毁的时间常数．