不同温度下烧结的Y211对YBCO的磁通俘获场的影响

采用顶部籽晶熔融织构法制备了YBCO准单畴块材,研究了在不同温度下烧结的Y2BaCuO5(Y211)粒子在块材中的分布及其对于磁通俘获场的影响.Y211前驱粉是通过使用氧化钇(Y2O3)、碳酸钡(BaCO3)、氧化铜(CuO)粉末在840到970℃之间煅烧制备.扫描电子显微镜(SEM)观察发现,通过900℃烧结的Y211颗粒在准单畴超导块材中的分布是均匀的.总的来说,使用性能好的Y211粉末将会降低Y211颗粒在块材的尺寸,提高了块材的磁通俘获场.在77K的温区下,直径为35mm的YBCO块材的磁通俘获场的最大值可以达到0.73T.     

Y_2BaCuO_5粒子在准单畴超导块材中的分布及其对磁悬浮力的影响

熔融织构准单畴YBCO超导块材中的Y2BaCuO5(Y-211)相粒子可以起到增强材料磁通钉扎力的作用.实验发现,顶部籽晶诱导生长熔融织构YBCO超导块材中的Y-211粒子分布呈不均匀性.Y-211相粒子在近籽晶处密度较低,而在样品底部则密度较高,并且呈现Y-211粒子团聚现象.通过优化Y-211相粒子在母体中的分布,可以有效提高YBCO块材的磁悬浮力.实验研究结果表明,Y-211相粒子在母体中的分布越均匀,且Y-211粒子平均粒径越小,则块材的磁悬浮力则越大.     

Y2BaCuO5粒子在准单畴超导块材中的分布及其对磁悬浮力的影响

熔融织构准单畴YBCO超导块材中的Y2 BaCuO5(Y-211)相粒子可以起到增强材料磁通钉扎力的作用.实验发现,顶部籽晶诱导生长熔融织构YBCO超导块材中的Y-211粒子分布呈不均匀性.Y-211相粒子在近籽晶处密度较低,而在样品底部则密度较高,并且呈现Y-211粒子团聚现象.通过优化Y-211相粒子在母体中的分布,可以有效提高YBCO块材的磁悬浮力.实验研究结果表明,Y-211相粒子在母体中的分布越均匀,且Y-211粒子平均粒径越小,则块材的磁悬浮力则越大.     

多籽晶技术生长大尺寸YBCO单畴超导块材的研究

本文利用多籽晶技术成功地生长出直径53mm的大尺寸YBCO单畴超导块材.与传统的单籽晶引导生长相比,该多籽晶技术在大尺寸YBCO单畴生长方面更有效.通过同时使用四个SmBCO籽晶引导生长,大尺寸YB-CO单畴的生长时间得以缩减.实验结果显示多籽晶生长的大尺寸YBCO单畴块材比传统的单籽晶生长的同尺寸块材在超导性能上有所提高.磁通俘获场测量显示多籽晶样品的磁通俘获场比单籽晶样品的峰值更高,均匀性更好.在77K零场冷的环境下,多籽晶的磁悬浮力密度可达到14.6N/cm2,相比单籽晶的12.5N/cm2的磁悬浮力密度有了很大的提高.     

直径53 mm熔融织构单畴YBCO块材制备研究

实验表明:通过对Y123/Y211前驱粉体粒度的调整以及采用Y123∶Y211=1∶0.3摩尔比的配制方案,在顶部籽晶诱导熔融织构生长条件下,可以提高单畴YBCO块材的起始生长温度Ts,从而有效地抑制了大尺寸单畴高温超导块材生长过程中的非籽晶成核现象. 利用这一技术,我们成功地生长出多块直径53 mm、厚18mm单畴YBCO高温超导块材,其中最大磁浮力达到302牛顿,最小为274牛顿,平均磁浮力密度达到12.9 N/cm2(77K、0.55T),达到和超过了该类材料的实用化国际标准.从宏观形貌上看,样品沿径向呈完全织构生长状态,沿轴向也基本呈完全生长状态. XRD和极图分析结果显示,整块样品具有较理想的织构化程度.这一结果意味着近期有望实现更大直径单畴YBCO超导块材的织构生长.     

脉冲场励磁YBCO块材俘获磁通特性

研究了熔融织构法制备的单畴高温超导YBaCuO块材在脉冲场下的俘获磁通特性。分别测试了YBCO块材在不同强度脉冲场下的俘获磁场,并对实验结果进行了分析。实验发现:YBCO块材在脉冲场输入电压小于300V时的俘获磁场,随着外加脉冲场强度的增加而增加;而脉冲输入电压大于300V时,俘获磁场并没有继续增加。实验获得的超导块材俘获磁场图形呈现出明显的十字结构,这是由于块材采用顶部籽晶熔融织构生长技术、存在五个生长区域、不同生长区域及边界处临界电流密度的不同而导致的。     

TSPMP法制备的单畴GdBaCuO块材的磁悬浮力和捕获磁通的特性研究

本文对φ20mm,φ30mm的GdBaCuO超导块材在液氮温区的磁悬浮特性及捕获磁通进行了研究,77K零场冷条件下,GdBaCuO超导块材磁悬浮力密度在2～10N/cm2.对不同Gd211含量的GdBaCuO超导块材的磁悬浮力和捕获磁通性能进行了对比,发现对φ30mm的样品,40%molGd211(Gd1.8)的GdBaCuO超导块材捕获磁通性能最高.同时对比了GdBaCuO和YBCO超导块材的磁悬浮力和捕获磁通性能,结果表明GdBaCuO与YBCO超导块材在相同的磁悬浮力性能下,捕获磁通性能大于YBCO超导块材.     

Y2BaCuO5粒子对顶部籽晶熔融织构YBCO微结构的影响

本文主要研究了Y211相粒子在顶部籽晶熔融织构YBCO块材中的分布及其对材料超导特性的影响.研究发现,在籽晶正下方,YBCO超导块材中的Y211粒子分布呈不均匀性.样品在近籽晶处Y211粒子非常少,从样品顶部到样品底部Y211相粒子的容积率呈增大趋势.由于Y123粒子和Y211粒子热膨胀系数存在差异,这种不均匀性导致了块材内部产生微裂纹,从而降低了磁悬浮力.     

Y2Ba4CuWOx掺杂对单畴YBCO块材微观结构及超导性能的影响

为了研究掺杂Y-W2411(Y2Ba4CuWOx)对单畴YBCO超导块材磁通钉扎能力的影响.应用顶部籽晶-熔融织构法(TS-MTG)制备出了掺杂纳米Y-W2411的单畴块材.通过实验发现不同量的掺杂会对样品的宏观形貌及磁悬浮力产生不同的影响.当掺杂量x≤8时,样品基本可以生长成单畴的超导块材,且样品的磁悬浮力随着Y-W2411掺杂量的增加先增大后减小.当x=2wt%时,样品磁悬浮力最大.样品的电镜扫描结果(SEM)表明成功地在Y-123(YBa2Cu3O7)基体中嵌入了Y-W2411粒子.     

块状高温超导体俘获磁通密度实验测试方法

块状单畴高温超导体的重要特性参数之一"俘获磁通密度"决定了单畴超导体能够冻结住的最大磁通俘获场,实际用户在设计装置时必须了解这些参数.然而,这些数值强烈地依赖于测试方法.随着国内块状单畴超导体的研究、生产、应用的不断发展,市场规模的不断扩大以及国际贸易的开展,迫切需要建立一个与国际接轨的测试标准,统一材料提供方与用户之间对单畴块材性能的表征过程.经国家标准化管理委员会批准,2013年全国超导标准化技术委员会将IEC 61788-9国际标准《SUPERCONDUCTIVITY-Measurements for bulk high temperature superconductors-Trapped flux density of large grain bulk oxide superconductors》(《超导电性:块状高温超导体的测量—大晶粒氧化物超导体的俘获磁通密度》)转化为国家标准,本文主要介绍有关"标准"的转化实施过程.     

单畴熔融织构YBCO/Ag样品的生长工艺研究

本文研究了用冷籽晶技术制备掺Ag单畴熔融织构YBCO超导块材的工艺.通过引入有效的隔离层避免了籽晶的熔化.使用纯Y1.8粉作为隔离层的材料,并探索出同时施加两个隔离层的方法.对施加隔离层后大块单畴YBCO/Ag样品生长窗口的研究发现,加入隔离层后使慢降温上限温度升高,970℃到955℃是Y123/Ag系单畴生长的主要窗口.制备的直径26mm单畴超导块材的磁浮性能已达到12N/cm2(77K,0.5T).认为如果进一步提高熔化温度或延长保温时间将有助于抑制自发成核.     

Y2BaCuO5相含量对准单畴YBCO块材生长及其性能的影响

本文采用Y-123 Y-211合成粉体作为前驱物粉体,利用顶部籽晶熔融织构技术制备了最大顶角间距为34 mm正六边形YBCO准单畴块材,研究了Y-211含量对准单畴块材生长过程,以及对成材样品磁浮力性能的影响.实验结果发现:Y-211摩尔含量为30%样品的最大磁悬浮力明显高于Y-211含量为40%的样品.实验结果还发现,在同一烧结程序下,Y-211含量为40%样品出现单畴区未完全生长状态,而Y-211含量30%样品则呈现完全生长状态.这一结果可以解释两样品之间磁悬浮力性能的差异,而造成这一结果的原因可能是不同Y-211含量样品单畴区的起始生长温度不同所致.     

REBaCuO单畴超导块的研究与进展

研究了YBCO单畴超导块的结晶形貌、取向、临界电流密度和磁悬浮力之间的关系.测量了不同直径超导块的磁浮力,大直径材料显示出更好的性能.对1200块30mm直径单畴超导块的性能进行了统计,80%以上样品的磁浮力密度超过10N/cm2,标志着批量化工艺已经建立.40～50mm直径单畴超导块也已能小批量的制备,最高性能达到16.8N/cm2.研究了超导块的俘获场特性.25mm直径的GdBaCuO单畴超导材料也被制备,Tc约94K,不可逆磁场超过4T.     

ZrO_2的掺杂对于单畴YBCO超导块材的影响

研究了在Y211中掺入ZrO2对于用顶部籽晶熔渗方法制备YBCO块材的影响,以及不同掺杂比例对于样品表面形貌和磁悬浮力的影响.实验表明,随着ZrO2掺杂量的增加,样品的磁悬浮力有增大的趋势.这种现象可能是由于ZrO2的掺杂在样品中形成了磁通钉扎中心,有效的提高了超导体的物理性能.     

永磁轨道上方高温超导块材各向异性对悬浮力弛豫特性的影响

采用顶部熔融织构生长法制备的高温超导块材YBCO通常有5个生长区域．通过捕获磁通实验研究,人们发现高温超导块材内部生长区域及边界的捕获磁通能力不同,存在明显的各向异性．面向高温超导磁悬浮应用,本文比较研究了3块不同的高温超导块材YBCO组合在永磁轨道上方悬浮力弛豫特性．实验结果表明,无论场冷还是零场冷情况,块材籽晶生长...     

基于Labview的高温超导单畴块材俘获磁场测试系统

本文利用虚拟仪器技术设计出一套高温超导单畴块材俘获磁场测试系统,能够准确及时地反馈出超导块材整体磁通冻结场的分布.软件平台由Labview搭建,实现计算机与测量设备的精确通信与控制,并对采集到的数据进行处理和表达.底层硬件包括步进电机驱动器,可控支架,高斯测量仪,数字多用表,低温霍尔探头,超导强磁体,低温杜瓦瓶,真空泵及制冷机.整套测量系统准确、高效、便捷、自动化成度高,为进一步高温超导体应用特性的研究和机理理论分析提供了可靠的实验技术方案.     

大畴YBCO超导块

叙述了用熔融织构生长 ( MTG)工艺和顶部籽晶法制备大畴 YBCO超导块材的工艺过程 ;还叙述了样品磁悬浮力及冻结磁场的测量方法及所达到的性能 ;综述了大畴 YBCO超导块材潜在的实际应用。     

Ag箔钎焊YBCO高温超导块材

采用Ag箔在两种不同的工艺条件下对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,钎焊完成后,分别对原始超导块材和钎焊接头进行磁悬浮力测量和俘获磁场测试、以评价钎焊质量.磁悬浮力的测试结果表明,在两种工艺条件下,钎焊接头的磁悬浮力分别可达原始块材的69.88%和79.37%.俘获场测试结果表明,单畴原始母材的俘获场为单峰,钎焊接头的俘获场为双峰;同时,钎缝区域的俘获磁场强度较低,没有完全恢复接头母材的超导环流,而限制了钎焊接头超导性能的提高.     

YBaCuO超导块的厚度和形状对其悬浮力的影响

研究了尺寸分别为Φ30mm× 13.7mm和Φ2 9.5mm× 10 .8mm两块熔融织构单畴YBaCuO高温超导体块材的厚度和形状对它所受到的悬浮力的影响 .利用“高温超导磁悬浮测试系统”逐次测试了YBaCuO在不同厚度和不同形状时所受到的悬浮力 ,然后测量了样品在悬浮力测试过程中的俘获磁通 ,并对实验结果进行了分析 .     

高温超导制冷机直接冷却中界面热阻的辨识与实验研究

本文给出了三种提高YBCO块材在外磁场中悬浮力的方法 .第一种方法是增强外磁场 ,对于此方法 ,本文研究了一块直径为 30mm的圆柱状YBCO块材分别在圆柱状NdFeB永磁体和NdFeB永磁导轨上的悬浮力 .测量结果表明在 77K温度下YBCO块在圆柱状NdFeB永磁体上的最大悬浮力为 5 0N ,在NdFeB永磁导轨上的最大悬浮力为 10 3.0N .第二种方法是提高YBCO块材自身的性能 ,包括临界电流密度、俘获磁通和块材尺寸 ,对于此方法 ,本文仅研究了块材尺寸对悬浮力的影响 .三块直径分别为 30mm、35mm、4 0mm的圆柱状YBCO块材在NdFeB永磁导轨上的悬浮力被测量 ,77K温度下 5mm悬浮间距时的悬浮力分别为 10 3.0N、134.5N、175 .0N .第三方法是将YBCO块材变成准永久磁体 ,此种情况下 ,直径为 4 0mm的圆柱状YBCO块材在 77K温度下 5mm悬浮间距时的悬浮力高达 2 18.3N .高温超导材料和低温技术的发展 ,促进了制冷机直接冷却高温超导磁体的发展 .在高温超导直接冷却系统中 ,减小和控制界面热阻成了实现超导直接冷却的关键 .界面热阻机制相当复杂 ,虽然可以用公式进行预测 ,但是最可靠的还是通过实验进行测量 .本文介绍了界面热阻测量的基本原理和实验装置 ,提出一种基于导热反问题的参数辩识方法 ,并用这种方法处理了氮化铝 (AlN)与高温超