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。     

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。     

4.5K下的Bi2223／Ag多芯带材的磁化和磁滞损耗

本利用临界态模型Ｊｃ＝βＢ＾－ｐ叙述了长柱矩形或圆形截面Ｂｉ２２２３／Ａｇ１９芯高温超导带材在温度４．５Ｋ和与柱轴平行外场下的磁化行为，临界电流密度和磁滞损耗，并与实验结果进行比较。     

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。     

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。     

多芯Bi-2223/Ag带材交流损耗的特性研究

Bi-2223/Ag是一种很有前景的高温超导带材,交流损耗是高温超导在大规模电力应用方面的瓶颈,如何降低Bi-2223/Ag中的交流损耗是人们一直关注的问题。带材超导部分的横截面形状对交流损耗有很大的影响,前人曾通过双轴轧制等工艺制造矩形截面的带材,以降低其交流损耗;另有人在单芯带材中得到了环状结构,从中发现可降低交流损耗。本论文尝试利用抽换芯工艺制造多芯环状截面的Bi-2223/Ag高温超导带材,以期降低带材的交流损耗。论文中,通过解析方法计算了临界态模型下,临界电流密度在径向上分布不均匀的超导体的交流损耗特性,并得到结论:带材的外围临界电流密度越高,交流损耗性能越好。     

传输交流的Bi2223/Ag高温超导带在不同取向交流外场下的交流损耗

在高温超导的电力应用中，如超导电机、变压器等，多数情况下，高温超导带材在通以交流传输电流的同时还处于交变磁场中。此时，超导体的交流损耗不仅依赖于磁场的大小，还与磁场相对于超导带面的取向有关。本文在77K及工频50Hz情况下，实验研究了单根多芯Bi2223/Ag高温超导带及两带并联时的交流损耗随着外磁场与带面夹角的变化情况；以及交流磁场对临界电流的影响情况；并对单根带及两带并联的实验结果进行了比较与分析。     

Bi-2223/Ag超导带HT1降温工艺与Ic关系研究

热处理工艺对于Bi-2223/Ag超导带性能具有决定性作用,热处理过程中不适当的处理温度、保温时间以及在特定温区内不合适的升降温速率,都会导致Bi-2223/Ag带超导性能的降低.本文研究了在2223相基本生成之后第一次热处理(HT1)降温过程中影响临界电流Ic的温度范围和降温速率.实验证明,HT1 的降温过程对Ic有着不可忽视的影响.在800℃～200℃范围内任何附加的保温都会使Ic降低,其中尤以710℃～350℃严重.在此温度范围内,于21%O2分压气氛下,当2223相成相率为～80%时,小于70℃/h的降温速率将使Ic明显下降.XRD的结果发现,较高Ic样品总是含有相对含量为1.8%左右的2212相,在Ic较低的样品中却没有发现2212相,只是3221相稍多.SEM揭示:HT1后经附加热处理的样品中,2223相微裂纹增多,所析出的CuOy尺寸增大而且分布不均匀,这些都造成2223相的连接性变差,使Ic降低.     

Bi2223/Ag带HTS双饼磁体实验

用国产Bi2223/Ag带(西北有色金属研究院提供)设计的中心场3.0T,贮能35kJ的传导冷却高温超导磁体正在建造中.磁体由绕组内径150mm,外径272mm的32个双饼磁体组成.磁体在温度T=20K下,设计临界电流Ic=132A,额定运行电流I=100A.在T=20K附近进行四双饼组合磁体实验,得到磁体Ic=140A,中心场Boc=1.14T,相应Bi2223/Ag带上最大轴向场Bzmax=1.91T, Bi2223/Ag带上最大垂直场Brmax=1.14T.四双饼组合磁体的实验结果预示:35kJ HTS贮能磁体的设计目标能够达到.     

电磁优化对提高Bi2223/Ag超导磁体性能的研究

在Bi2223/Ag超导磁体里,磁场的径向分量是限制其超导带临界电流和性能的主要因素之一.我们用有限元方法分析了螺线管超导磁体场强的分布,发现磁体两端磁场的径向分量最大,通过在其两端增加铁磁性导磁结构,优化其磁场分布,降低磁体端部径向磁场强度,提高了磁体的临界电流,增强了超导磁体承受过电流脉冲冲击的能力,并有效地加速了磁体在过电流冲击后的恢复速度.     

Bi-2223带材有阻焊接接头电阻特性的研究

本文针对Bi-2223/Ag带材接头有阻焊接展开研究,考虑大电流时超导I~V特性非线性影响,建立焊接接头电阻特性的有限元计算模型,总结出不同搭接距离和焊锡层厚度对接头电阻的影响规律,并着重分析了接头电阻对临界电流的影响,最终通过实验验证了理论分析得到的一些基本规律.为降低Bi-2223/Ag带材接头电阻对高温超导磁体运行时的不利影响,实际焊接时搭接距离应保证在7~10cm以上.     

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带HTS双饼线圈中的接头焊接

降低双饼线圈间的搭接电阻 ,可有效提高 HTS磁体的稳定性并降低制冷费用。文中在分析影响搭接电阻因素的基础上 ,对双饼线圈间的焊接工艺和接头性能进行了实验研究 ,结果表明所用焊接技术满足磁体稳定运行的要求     

拉伸应变对Bi2223/Ag带材Ic不均匀性的影响

研究了Bi2223/Ag带材的Ic和n值沿带长方向的不均匀性在拉伸应变下的变化。结果表明,Ic和n值的大小并不是逐点一一对应的;当应变小于不可逆拉伸应变时,Ic随应变增加缓慢下降,n值随应变增加缓慢下降并有小幅震荡;Ic的均匀度随应变增加基本上没有变化,n值的均匀度随应变增加变好并有小幅振荡,而且变化范围很小。     

Bi2223/Ag高温超导带的侧向弯曲率对载流能力的影响

Bi2 2 2 3银包套超导带材是研制高温超导磁体和高温超导强电应用的基础。文中就对高温超导磁体最大运行电流有重要影响的 Bi2 2 2 3银包套带材侧向弯曲形变进行了初步探讨 ,就不同的侧向弯曲率对超导带载流能力的影响进行了实验测试 ,并提出了提高 HTS磁体最大运行电流的方法。     

Bi2223/Ag和YBCO高温超导带材在交流过电流冲击下的失超及恢复特性研究

采用交流冲击实验装置测量了在不同交流过电流、持续交流工作电流及冲击时间情况下,不同散热条件下Bi2223/Ag和YBCO高温超导带材的电压、电流和温度随时间变化曲线,分析了冲击期间和冲击后带材各参数变化及失超恢复时间与散热条件和冲击参数的关系。研究结果表明:带材在交流过电流冲击下的失超和恢复过程主要取决于冲击能量和冲击过后带材内发热与散热的竞争效应。     

控轧控冷技术应用在Bi-2223／Ag超导带材制备过程中的研究

控轧控冷技术在钢铁中厚板材的应用已趋成熟，采用控轧控冷技术制备的中厚板材具有组织均匀、晶粒细小、机械性能高等优点．Bi-2223／Ag超导带材制备过程需经过多次反复的热处理和中间轧制过程，本文结合控轧控冷工艺特点，通过控制带材中间轧制制度和控制热处理冷却速度，研究了压下量和冷却条件对Bi-2223相变和其微观结构的影响，并借助SEM、XRD等方法对带材样品进行了观察，实验结果表明：合理的控轧控冷条件能够改善Bi-2223／Ag的微观结构并能够有效提高其电性能．这为控轧控冷技术在Bi-2223／Ag超导带材制备中的应用提供了初步理论依据，同时为形变热处理工艺提供了新的优化方向．     

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。