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。     

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。     

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。     

前驱粉末对（Bi，Pb）-2223／Ag超导带材临界电流密度的影响

采用双相粉工艺即分别制备出2212粉末和（Ca2CuO3＋CuO）粉末，将它们分别热处理后，按照2223比例混合均匀，分别在四个不同温度下（800℃，815℃，830℃，845℃）进行了10h的烧结，并采用PIT技术制备出37芯超导带材．通过X射线衍射、SEM观察和临界电流的测试，分析了粉末不同烧结温度对（Bi，Pb）-2223／Ag超导带材临界电流密度的影响．结果表明：采用不同的前驱粉末制备的带材具有不同的临界电流密度，最佳的前驱粉末最终烧结温度是830℃左右．     

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′     

Bi2223带材的临界电流及交流损耗研究

测量了77K温度下不同基体材料和不同芯数带材的临界电流和交流损耗.分析了弯曲应变对它们的影响.结果表明单芯样品的不可逆应变小于0.15%,而多芯样品的不可逆应变在01%到03%之间,多芯导体的机械性能比单芯导体的好,增加芯数可以提高机械性能,金属包套材料对超导芯起到了增强的作用,它防止了超导芯中裂纹的进一步传播.自场损耗随外加应变的增加而增加,这种大幅度的增加与应变使带材的临界电流急剧减小直接相关 关键词： 高温超导体 临界电流 交流损耗     

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。     

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Bcc=1．14T，相应Bi2223／Ag带上最大轴向场Brmax=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．     

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。     

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.     

Bi2223带材临界电流沿长度方向的统计分布

本文采用四引线法测量了Bi2223带材临界电流沿长度方向的分布,采用正态分布、对数正态分布、威布尔分布和最小极值分布对临界电流分布进行了拟合检验,确定了临界电流的最优统计分布模型.     

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。     

前驱粉末对(Bi,Pb)-2223/Ag超导带材临界电流密度的影响

采用双相粉工艺即分别制备出2212粉末和(Ca2CuO3 CuO)粉末,将它们分别热处理后,按照2223比例混合均匀,分别在四个不同温度下(800℃,815℃,830℃,845℃)进行了10h的烧结,并采用PIT技术制备出37芯超导带材.通过X射线衍射、SEM观察和临界电流的测试,分析了粉末不同烧结温度对(Bi,Pb)-2223/Ag超导带材临界电流密度的影响.结果表明:采用不同的前驱粉末制备的带材具有不同的临界电流密度,最佳的前驱粉末最终烧结温度是830℃左右.     

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系多芯丝超导带材的超导性能与微观组织分析

本文采用XRD和SEM技术分析了具有不同临界电流密度（Jc）的Bi系多芯超导带材．结果表明，样品中Bi-2223晶粒高度取向排列，其取向因子F值在0．947-0．977范围内．SEM分析结果发现，高Jc样品中在平行于带材平面的片状的Bi-2223晶粒的晶界处残留的杂质主要为CuO晶粒，它与Bi-2223晶体结合紧密．在低Jc的样品中，Bi-2223晶片边界存在的杂质颗粒尺寸较大，其成分为（St，Ca）CuO和CuO的混合体．样品的横断面和纵断面的SEM观察发现，在高性能的样品中，芯丝烧结体的致密度较高．枝条状Bi-2223晶体穿过银层，在芯丝之间形成了很强的连接体．本文讨论了临界电流密度与微观组织的关系．     

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.