YBCO高温超导带材低温临界性能测试方法北大核心

介绍了一种临界电流测试系统,用于研究钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同温度以及不同磁场强度环境下的临界电流特性,该系统基于四引线法,其主要包括一孔径70mm、最高磁场16T的背景磁体以及低温杜瓦;Keithley 2182A纳伏表,PCI-9114数据采集卡搭建的数据采集系统,以及Lakeshore 340温控仪的温度控制系统。利用该系统进行YBCO带材分别处于平行场及垂直场时不同温度及磁场强度环境下的临界电流测试,得到了YBCO带材在低温环境下的临界电流特性,为YBCO带材的应用及研究提供依据。     

YBCO超导体高临界电流的一种有效测量方法

本采用在银基带上进行ＹＢＣＯ取向晶体Ｊｃ测量的方法，克服了高Ｊｃ超导样品进行稳态直流传输测量时存在的接触发热、机械损坏、失超烧毁等困难。用银胶连接ＹＢＣＯ超导体和金属材料，其间的面接触电阻率随处理温度的升高明显减少。９００℃经４ｈ处理后，其值可达１０＾－７Ω·ｃｍ＾２。实验测量和理论分析表明，用银胶连接超导体和银基带，经一定温度处理后，进行Ｊｃ测量时，银基带上的分流可忽略不计，可见该种稳态Ｊｃ…     

扭转下高温超导带材临界电流特性研究

研究了两种不同扭转方式(单向扭转和反复扭转)下高温超导一代铋锶钙铜氧(BSCCO)和二代钇钡铜氧(YBCO)带材临界电流的变化特性。用四线法在液氮、自场环境下测量了带材临界电流随单位厘米扭转角度(即扭转角度与扭转长度之比)的衰减特性和恢复特性,对两种带材在这两种不同的扭转情形下呈现出的变化规律分别进行了总结和比较。     

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。     

YBCO高温超导带材大电流冲击特性实验研究

随着第二代高温超导带材的性能不断提高和商业化供应,基于YBCO材料的超导电力技术应用研究也在逐步向多领域深入进行。超导带材的大电流冲击性能对于超导电缆的短路电流冲击耐受能力、电阻型限流器的限流性能等有着直接的影响。以不锈钢加强型超导带材样品为研究对象进行了实验研究,并对常压液氮浸没环境中,不同冲击时长、不同冲击电压条件大电流冲击过程中温升、冷却时长等特性开展了实验研究,总结了温升与冲击时长、冷却时间的关系和规律。实验是以超导限流器用超导带材为研究对象进行的。超导带材在故障电流下的发热量及其散热结构设计将成为超导电缆、超导限流器等超导电力装置设计成功与否的关键。     

直流背场下高温超导带材临界电流及n值的分析

本文在77 K温度下,采用四引线法就超导带材,分别在0～100 mT不同的外界磁场强度和0～90°不同的磁场方向下进行测量,分析第二代高温超导带材的临界电流和n值对直流背景磁场的依赖性。结果表明,随着外界磁场强度的增大,超导带材的临界电流逐渐衰减,当磁场由0°平行方向转向90°垂直方向的过程中,临界电流逐渐衰减,且衰减逐渐严重;随着磁场强度的增大,超导带材的n值减小;随着磁场与带材夹角由0°变为90°,超导带材的n值不断减小,但减小的程度逐渐缓慢。     

YBCO高温超导带材大电流冲击特性实验研究北大核心

随着第二代高温超导带材的性能不断提高和商业化供应,基于YBCO材料的超导电力技术应用研究也在逐步向多领域深入进行。超导带材的大电流冲击性能对于超导电缆的短路电流冲击耐受能力、电阻型限流器的限流性能等有着直接的影响。以不锈钢加强型超导带材样品为研究对象进行了实验研究,并对常压液氮浸没环境中,不同冲击时长、不同冲击电压条件大电流冲击过程中温升、冷却时长等特性开展了实验研究,总结了温升与冲击时长、冷却时间的关系和规律。实验是以超导限流器用超导带材为研究对象进行的。超导带材在故障电流下的发热量及其散热结构设计将成为超导电缆、超导限流器等超导电力装置设计成功与否的关键。     

高温超导YBCO带材的交流传输电流损耗测量

文中对不同频率不同幅值的交变电流下高温超导体YBCO带材的交流传输损耗进行了实验研究。实验在77K下,对Superpower公司生产的SCS4050型号带材采用电测法通过锁相放大器进行了交流损耗值的测量,并将其工作电流为50Hz时的测量结果与Norris矩形模型估算值进行了对比,同时也给出了15Hz到300Hz不同频率下交流损耗测量结果的比较分析。     

限流器用YBCO带材过电流冲击特性影响因素探究

为了评估用于电阻型超导限流器的YBCO超导带材的过电流冲击特性,实验研究了YBCO带材中各结构参数对带材单位长度的失超电阻值和过电流幅值的影响。实验结果表明,不锈钢层较厚的带材,其耐受过电流幅值更大,但单位长度的失超电阻值较小;铜层较厚的带材,其耐受过电流幅值和单位长度的失超电阻均较大,能有效改善带材的过电流冲击特性;而且,带材的临界电流大小与过电流幅值没有明确的对应关系。限流器的实际设计过程中,需要根据过电流冲击特性优化配置超导带材的各结构参数。     

YBCO高温超导磁体临界电流密度快速确定方法

基于绘图法基本原理,以及YBCO高温超导带材的临界电流特性,采用有限元电磁场分析软件AnsoftMaxwell建立了空心圆柱磁体模型.根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流密度随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场的分布.基于以上工作提出了一种利用Ansoft电磁场分析软件快速确定YB-CO高温超导带材临界电流密度的方法.     

结构参数对YBCO高温超导螺线管磁体临界电流密度的影响

高温超导带材具有很强的电磁各向异性,是超导螺线管线圈在设计、优化及运行中必须考虑的重要因素。该文通过对SCS4050型YBCO高温超导带材的实验参数进行分析,得出不同背景场下带材临界电流密度的变化曲线;通过有限元仿真软件Ansoft Maxwell,分析了带材结构参数变化时,对螺线管磁体最大磁场、临界电流密度以及储能的影响。研究结果得出随结构参数变化磁体临界电流密度的变化趋势以及影响YBCO磁体临界电流密度的主要磁场角度,为Y系高温超导螺线管型磁体的设计提供一定的理论依据。     

Enhancement of the critical current density in YBCO/Ag composites

YBa₂Cu₃O_7 + xAg?(x = 0.0, ?5.0, ?15.0 and 20 wt%) composite samples have been prepared by the solid state reaction method. The changes in structure are confirmed from the X-ray diffraction analysis and SEM measurements. The critical current density is calculated using Bean's formula from the magnetization measurement. We find that the addition of silver in YBCO enhances the critical current density (?J_C) by a factor of nearly six (for 15% Ag) in comparison to pure YBCO. Enhancement of the pinning force (F_P) by a factor of ten is also reported. The enhancement in ?J_C is investigated over a wide range of magnetic fields. These significant changes in ?J_C and F_P are attributed to the presence of Ag particles as efficient artifical pinning centers in YBCO.     

Approaches to improving critical current density of YBCO superconducting thick films deposited by electrophoresis

The irreversibility field (Hirr) of Y-based superconductor is much higher than that of Bi-based superconductor. Y-based superconductor is capable of maintaining stable electrical currents in high magnetic field and electric field, so it is a better suited mate-rial for electric-current applications. Commonly, the Y-based tapes comprise a YBCO thick film deposited on a flexible substrate, typically with an intermediate buffer layer, and an overcoat of noble metal. In this process, the interm…     

Determination of the field dependence of the intergranular critical current in a YBCO tube by horizontal traversals

The magnetic flux density in the cavity of a sintered tube of Yttrium Barium Copper Oxide (YBCO) is measured as a function of H, the axial magnetic field impressed and removed after zero field cooling (ZFC). We note that, in a short thick-walled hollow cylinder of a weak-linked polycrystalline high-T_c superconductor, the magnetic field in the cavity of the tube, H_z hole, rises above the applied field H when it is initially increasing. Consequently the standard approach to determine the critical current density from an ascending sweep of H alone, or a descending sweep alone cannot be exploited. However the field dependence of the intergranular critical current density J_cm can be reliably obtained from the horizontal traversals of H_z hole vs H. Comparison of the experimental data with model calculations for the horizontal traversals of the hysteresis curves show that the intergranular critical current density in the YBCO tube has a Kim-like field dependence. The magnetization of the grains has a significant influence on the flux density in the cavity of the tube.     

高温超导磁体临界电流计算方法研究

根据超导带材的临界特性确定超导磁体的临界电流是磁体设计中非常关键的一部分,目前计算超导磁体临界电流的常用方法主要是基于H方程的有限元方法。自洽模型是其中之一,该模型在计算单线圈的临界电流时表现出良好的精度。但是随着磁体规模的增大,传统的自洽模型由于计算效率低下不再适用。介绍了一种用于大型磁体临界电流计算的改进自洽模型。该模型在建模中使用了均质化的思想,大大减少了计算量,从而提高了计算速度。实验表明,改进后的模型具有较高的精度,满足实际需要。该模型将在大型磁体临界电流计算中得到较好的应用。     

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。     

Angular dependence of the critical current density and the temperature scaling of the flux pinning force in YBCO thin film

In this paper, the critical current J_c(Θ) have been investigated as a function of magnetic-field angle Θ. Θ is the angle between the c-axis and the applied magnetic field direction. This investigation concerned three temperature values (60?K, 78?K and 81?K). The normalized pinning force f_p versus the normalized magnetic field h was also studied (f_p?=?F_p / F_pmax and h?=?H / H_max). The F_p expression was determined based on the Kramer model.The studied sample was a single crystal of YBaCuO thin film deposited by the ablation laser method on the surface (100) of a SrTiO₃ substrate.The results of this work show the existence of point core pinning of the normal centers in the low field regime and the occurrence of the flux creep in high field regime.     

拉伸应力下的高温超导带材临界电流特性研究

针对在低温、拉伸应力共同作用下,高温超导带材临界电流测量困难的问题,详细介绍了一种独立改造后的简便拉伸设备,利用四引线法对两种具有代表性的高温超导带材的临界电流进行了测量,并对结果进行了一系列的验证,证明了此设备能较好的完成测量任务。最后,结合带材的物理结构,简要分析了临界电流产生变化的原因。对今后的测量工作和超导磁体的设计与制备有一定的指导意义。     

柠檬酸盐热分解法制备YBCO纳米超导材料

采用柠檬酸盐热分解法制备了名义组分为Y3Ba5Cu8O18的纳米超导材料。利用XRD对其粉体进行物相表征,发现其相是Y123和Y211的混合相,并测得两者之间的摩尔比为1∶0.18,充分验证了我们所制材料并不是Y3Ba5Cu8O18化合物,而是Y123和Y211的混合物。根据Scherrer公式计算得到样品的平均晶粒尺寸约为36.7nm。利用标准的四端引线法对其块体进行R-T分析,测出其起始转变温度Tc=86.5K,跃迁宽度△Tc=1.4K,并表现出良好的超导电性。