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(JE)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...     

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-2212线材的制备技术

Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi-2212)是唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料。基于其优异的工程临界电流密度和简单成材技术,Bi-2212线材已经成功应用于多种高场磁体。文章简述了Bi-2212线材的粉末套管技术中前驱粉、加工和高压热处理的研究进展,介绍了国内外线材最新性能和应用进展,并分析了高性能线材制备的关键问题。     

高温超导材料Ag-Mg合金包套力学性能研究

高温超导材料Bi-2212在4.2K具有优异的磁场载流性能,是高场应用的首选材料之一。然而,其塑性差、对应变敏感的特性阻碍了其在实际中的应用。测试了Ag、Ag-Mg合金以及以Ag-Mg合金作为包套的Bi-2212导线在不同温度下的机械性能,结果表明使用Ag-Mg合金做包套可以有效提高Bi-2212线材机械性能,是确保Bi-2212实际应用的有效手段。     

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高温超导股线受压临界电流测试与分析

运用Ansys软件建立Bi-2212超导股线简化二维截面模型,采用有限元方法研究平面压缩对热处理后的Bi-2212超导股线在不同的压缩条件下的应力与应变分布。通过分析得出:平板压缩使Bi-2212超导股线中超导区域中间位置的应力应变比靠近外层位置的应力应变要大;并根据分析得出股线在径向受压形变量0.04mm,0.10mm,0.15mm条件下股线超导区域平均应变的大小。通过低温实验测试了Bi-2212超导股线短样样品在4.2K和不同平行磁场强度下的临界电流,并且分析了在室温受压缩0.04mm,0.10mm,0.15mm条件下股线临界电流性能的变化,根据测试结果得出当Bi-2212股线受压缩应变时,股线的临界电流具有明显的下降。     

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。     

共沉淀Bi-2212粉末与商用粉末的性能对比研究

要实现Bi-2212超导线材的大规模应用必须提高线材的电流传输性能.为进一步改善Bi-2212前驱粉末的性能,采用共沉淀技术制备了Bi-2212前驱粉末.对比了共沉淀粉末与商用前驱粉末的微观结构、杂质含量以及相应线材的载流性能,结果发现共沉淀粉末中小且少的第二相粒子,有利于减少最终线材内的第二相粒子,提高最终线材的载流性能.共沉淀粉末中Bi-2212晶粒尺寸较大,存在更多的Bi-O滑移面,粉末更易加工,从而得到银超界面光滑、晶粒排列整齐、载流性能优异的Bi-2212线材.最终共沉淀粉末Bi-2212线材的载流性能比商用粉末线材的性能高约35%.