带阻挡层的Bi2223/Ag高温超导带材的临界电流与磁滞损耗

在Bi2223/Ag多芯导体中引入氧化物阻挡层用来提高基体的横向电阻率,即用具有高温稳定性且不与银基体反应的CaCuCO2和Y2BaCuOx等绝缘材料包覆在单芯丝周围,形成高电阻率的阻挡层,使超导体的交流损耗明显降低,结果表明引入阻挡层后超导体的临界电流密度没有明显退降。另外,我们还回顾了国内外的进展,研究了带阻挡层超导体的磁场牧场生和外加磁场对交流损耗的影响。     

Bi2223/Ag超导带材的超低频交流损耗

鉴于银包套的铋系高温超导带材作为电工商品化材料的前景己十分看好，我们利用直流电输运的四引线（DCE）和交流磁化率（ACS）两种方法从实验和理论上研究了银包套的铋系高温超导带材Bi2223/Ag的超低频和低频交流损耗（Q）及数值模拟，测量频率范围从0.001到200Hz。在超低频和低频范围内，也就是低的磁场和电流扫描速度时，两种方法的结果相一致，Q随频率增加，但是在较高一点的频率下ACS方法测量到Q随频率增加而关小。然而，DCE方法却发现Q随电流扫描速度增加而单调地增加。数值模拟研究的结果证明，上述两种实验方法所得到的结果可以用巨磁通蠕动理论予以解释，我们的研究结果说明了电输运方法和磁测量方法各有一定的特征。     

多芯Bi2223／Ag带材30K温区的临界电流密度和交流损耗

本文研究了３０Ｋ温区和工频下８１芯Ｂｉ２２２３／Ａｇ带材的临界电流特性和没背场下的交流损耗，临界电流是用ＳＱＵＩＤ磁化法和标准四引法测量；交流损耗理在样品通以正弦电流情况下采用电测法进行测量，结果发现交流损耗随背场的增加而增大，同时与频率的关系是非线性的，并且偏离基于Ｂｅａｎ模型所预言的结果；表明３０Ｋ温区多芯带材Ａｇ基中的涡流损耗的芯间的耦合损耗不可忽略。     

Bi系高温超导带材交流传输损耗的研究和分析

本文研究了Bi-2223高温超导带材的交流传输损耗和频率及运行电流的关系, 调查了热循环过程对交流传输损耗的影响. 实验中, 使用了Lock-in 放大器, 利用四引线法来测量带材交流传输损耗. 实验在温度为77K频率从45Hz到135Hz下进行. 在调查损耗和频率及运行电流的关系时, 发现在运行电流幅值小于临界电流时, 每周传输损耗和频率无关, 说明这时的损耗主要来源于磁滞损耗, 实验结果和Norris椭圆模型的计算结果很接近. 在研究交流传输损耗和热循环的关系时, 发现随着冷热循环次数的增加, 交流损耗也在增加. 这种损耗的增加来源于冷热循环过程中产生的应力, 这种应力的释放减弱了晶粒间的Josephson连接, 使临界电流下降, 从而造成了交流传输损耗的增加.     

基于改进电测法的Bi-2223/Ag高温超导带的交流损耗研究

研究了B i-2223/Ag高温超导带材的交流传输损耗与频率及运行电流的关系。采用锁相放大器激励,内参考方式,首先对纯阻性相位进行定标的改良电测法,对带材的交流传输损耗进行测量。实验在温度77K,频率45-200Hz的范围内进行。实验结果显示:当运行电流幅值小于临界电流时,传输损耗与电流的关系式(P-In)中,指数n介于2-3之间,说明这时的损耗除来源于磁滞损耗外,涡流损耗的作用也不可忽略。鉴于电测法测得的交流损耗与Norris模型的理论计算值差别较大,分析了这种差别产生的原因,并与另一种B i系高温超导带的交流损耗情况进行了对比;此外还对实验误差的大小进行了理论估测。     

Bi2223/Ag带小型高温超导实验磁体设计

Bi2223／Ag带材的强各向异性决定了其临界电流对垂直于带材表面的磁场非常敏感，这是该带材在高温超导磁体等强电应用方面的不利因素。我们从减小磁体最大径向场BRmax对磁体运行电流的影响、充分利用超导材料的原则出发，讨论了高温超导磁体的设计方法。在小型Bi2223／Ag实验磁体的设计中，根据对径向磁场的计算、分析，确定了磁体的工作点。     

Bi2223/Ag高温超导带材在脉冲电流下电磁特性分析

对高温超导带材在脉冲电流下的电磁特性进行了实验与仿真研究。实验部分对不同频率过电流下的伏安特性进行了测量,仿真部分运用有限元方法分析了电流和磁场分布特点。结果表明:在超导丝中,电流会因为频率的升高而呈现集肤效应,频率越高电流越向带材边缘集中,但与常规导体所不同的是,由于超导体各向异性的特点,边缘的非平行自场使该区域临界电流下降,导致电流密度最大的地方不是在带材的边缘,而是趋向于分布在磁场较弱的带材中部。     

磁化法测量Bi2223/Ag高温超导带材的超低频交流损耗

本文利用振动样品磁强计测量了Bi2 2 2 3/Ag短样的磁滞回线 ,通过磁滞回线的面积求得Bi2 2 2 3/Ag超导体中的损耗 ,讨论了磁场加载速率和幅值对超导体交流损耗的影响 ,并将实验结果与理论预期值进行了比较 .目前国内外高温超导体的研究主要集中在工频附近 ,而利用VSM研究 77K温度下Bi2 2 2 3/Ag超导带材的超低频交流损耗的文献据我们所知还没有发现 ,本文给出了这方面初步的实验结果 .样品BS4按PIT法制备 ,芯数为 37,尺寸为 0 .0 2×0 .4 82× 0 .982mm3,用四引线法测得样品的临界电流为 19A( 77K ,0T) .     

Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流实验研究

为了研究磁场、温度对Bi-2223/Ag带材超导性能的影响,建立了一套测量带材临界电流的实验装置,该装置能够提供稳定的背景磁场,控温精度最高可达±20m K,在零场、控温(77.3K)条件下样品的临界电流测量值与带材给定参数基本吻合,表明该装置测量精度满足要求;文中将高温超导带材放在特制控温罩中,使用He气冷技术和温控系统调节样品温度(4.2—80K),测量了在0—12T背场下高温超导带材的临界电流,并系统地分析了Bi-2223/Ag带材临界电流对温度和磁场的依赖关系。     

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。     

具有不同临界电流的Bi2223/Ag多芯超导带材的自场损耗和交流电流电压特性

对具有不同临界电流的Ｂｉ２２２３／Ａｇ多芯超导材的交流电流电压特性进行了测量和评价,当传输电流的有效值Ｉｎｎｓ小于临界电流Ｉｃ时,交流电压的大小与传输电流的频率成正比;但Ｉｎｎｓ接近临界电流时,不同频率所对应的交流电压的大小之间的差别减小了,所有的曲线都汇聚成一条曲线,传输电流的频率分别为４０Ｈｚ,６０Ｈｚ,８０Ｈｚ,２００Ｈｚ及３００Ｈｚ时,我们测量了交变传输电流在Ｂｉ２２２３／Ａｇ带材中产生的自场损耗。结果表明当传输电流的频率较低时,实验结果与基于Ｂｅａｎ模型的Ｎｏｒｒｉｓ方程预期的结果一致;另外,实验结果表明存在一个电流Ｉ′,它的值小于任何一个样品的临界电流,本实验中Ｉ′的值是１０安培,在传输相同大小的电流Ｉｎｎ且Ｉｎｎｓ〈Ｉ′时,Ｂｏｉ２２２３／Ａｇ带材的交流损耗与它的临界电流成正比;但当Ｉｎｎｓ〉Ｉ′     

铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗

结合高频超导体的晶粒特性，研究７７Ｋ温度铋系高温超导带材在工频交变磁场下的交流损耗；结果与Ｂｅａｎ模型所预言的损耗结果一致且损耗与频率成正比，说明损耗以磁滞损耗为主，涡流损耗和耦合损耗可以忽略不计。     

银包套Bi2223多芯带材局部临界电流的变化对整个长样带材性能的影响

本文研究了Bi2223高温超导带材在自场和77K温度下，局部临界电流的统计特性对整根长样带材临界电流特性的影响，一般地，超导带材的Ⅰ-Ⅴ特性由标准的幂指数模型参数Ic和n值来描述，并以1μV/cm作为临界电流的判据；通过测量局部带材的临界电流Ⅰ-Ⅴ特性，得到了整根带材的临界电流特性；并通过统计方法，得到了局部带材临界电流分布的高斯几率分布函数，结果表明，带材局部临界电流分布不均匀，局部临界电流的变化对整个带材的临界电流影响很大；并用统计学的方法对长样带材的临界电流性能进行了分析和讨论。     

Bi2223/Ag超导带背景场损耗和磁场响应特性研究

采用改进的瓦特计技术,研究了在77K和低场范围内单芯和多芯Bi2223/Ag超导带的背景场损耗(包括表面损耗、磁滞损耗和耦合损耗)和在交变外磁场下的穿透电压与磁场响应特性.最小磁场小于1×10-4T.单芯带材和大块超导体的损耗一致,在整个磁场范围内损耗和磁场符合指数关系,Q∝Hn:当HHp时, n≈1.1,损耗主要是磁滞损耗.从单芯带材的损耗曲线我们得到了Bi2223相的Hc1≈6×10-4T.对于多芯带材而言,损耗由磁滞损耗和耦合损耗组成,耦合损耗起主要作用,损耗和磁场符合指数关系,Q∝Hn:当HHp时, n≈1.7, 损耗包括磁滞损耗和耦合损耗,耦合损耗占主要部分.在磁场小于1×10-4T的低场下,单芯和多芯带材损耗研究结果目前还未见报道.研究了超导体中穿透电压和外磁场的响应关系,给出了穿透电压和外磁场的关系曲线,结合超导体中的磁化强度变化过程对曲线给出了合理的解释.     

外场下机械振动对高温超导带材交流损耗的影响

高温超导带材在磁场中传输交变电流时,将受到电磁力的作用而产生机械振动,振动对带材的交流损耗将产生影响.本文讨论了振动情况下交流损耗的测量方法,在平行于带面的直流磁场下,测量了Bi-2223/Ag高温超导带材在不同振动情况下的交流损耗.结果显示:当传输电流频率偏离样品的共振频率时,振动对带材的交流损耗影响不大;只有当电流频率在共振频率附近时,样品产生剧烈振动,交流损耗才有明显的增加;另外,带材振动时的交流损耗随频率变化曲线的斜率比不振动时略有增加.     

匀强磁场对刚性载流线圈磁力矩公式的一般推导

利用矢量代数和矢量场论的有关结果严谨地推证了匀强磁场中载流线圈所受合磁力矩表达式。     

Bi-2223/Ag高温超导带临界电流各向异性的实验测量及分析

本文介绍了Bi-2223/Ag高温超导带临界电流各向异性的实验测量方法及原理,指出了在不同磁场方向(与超导带面夹角)下,Bi-2223/Ag带临界电流随直流背景磁场的变化规律以及实验应注意的问题.Bi-2223/Ag带材的各向异性决定了其临界电流对垂直于带材表面的磁场非常敏感,这是该带材在高温超导磁体等强电应用方面的不利因素.