Bi-2223/Ag超导带材的失超传播速度研究

文中对超导带材的失超产生机理进行了详细分析,建立了其失超传播的计算模型。在此基础上,对Bi-2223/Ag高温超导带材失超传播进行了实验研究,用四引线法测得不同条件下其失超传播的U-t曲线,由此计算出Bi-2223/Ag超导带材的失超传播速度为0.4cm/s～1.98cm/s。实验结果表明:带材的失超传播速度与载流大小有关,与触发失超的能量无关,带材载流越大,失超传播得越快。     

恒压下Bi2223/Ag带材失超规律研究

高温超导材料的实际应用中其装置两端的电压保持恒定,而现有的研究都是建立在恒流的基础上。基于此,通过建立恒压下Bi2223/Ag高温超导带材的一维失超传播模型,用数值模拟方法研究了Bi2223/Ag高温超导带在恒压作用下的失超传播行为。通过计算给出了Bi2223/Ag带材在恒压下的最小失超能(MQE)、失超传播速度(NZPV)及其变化规律,同时对恒流和恒压两种条件下的失超行为进行了对比,发现恒压下的最小失超能明显小于恒流下的最小失超能,同时恒压下的失超传播比恒流更慢。     

基于LabVIEW平台的YBCO超导带材失超传播特性测试系统

基于LabVIEW软件平台,搭建了高温超导带材失超传播特性测试系统。在77K、自场环境下,能够通过上位机控制超导电源,并通过4个PT100铂电阻温度计、TM208温度监视器和keithly2000数字电压表测量YBCO超导带材失超以后的电压和温度数据。系统通过虚拟仪器软件架构(VISA)完成数据采集后,绘制出沿带材样品纵方向的电压和温度变化曲线,计算出YBCO带材的失超传播速度、最小触发能等参数,实验结果与一维热流方程模型计算结果一致。所设计的测试系统可操作性高,自动化程度高,人机交互界面友好,为超导带材失超传播特性的研究提供了方便可靠的具体实验方案。     

高温超导带材YBCO涂层导体的失超传播特性研究

在液氮(77K)环境下对YBCO涂层导体的交、直流失超传播特性进行了研究。测量了交、直流情况下的失超传播速度以及最小失超能量;分析了超导带材的失超传播速度与传输电流的关系;推导了一维模型下的失超传播速度计算公式。结果表明,当带材的传输电流交流(有效值)与直流相同时,交、直流失超传播速度基本一致,交流的最小失超能略小,且随着传输电流的增大最小失超能间的差距加大。     

液氮浸泡式高性能ReBCO超导带材失超传播特性研究

高性能高温超导带材在大型超导磁体装置上的应用已成为一种趋势,由于存在失超传播速度缓慢、失超检测信号微弱等不足,对失超保护设计提出很大挑战。本文基于液氮浸泡式双保护层的高性能ReBCO带材失超传播特性,采用一维热平衡方程建立失超传播速度的数学模型,通过增加失超源,检测热点温度与电压信号,探究液氮浴环境下的ReBCO带材在传输电流等不同参数下失超传播速度和最小失超能量的变化规律。结果显示:相同条件下,高温超导带材的失超传播速度与传输电流成正相关,最小失超能量与传输电流成负相关,且相比无保护层的普通高温超导带材,具有双保护层的高性能ReBCO临界电流和触发裕度均有提升。     

一种YBCO带材及其单饼线圈的失超传播特性分析

对一种YBCO涂层的高温超导带材及其单饼线圈进行了失超传播特性的实验测试与分析。实验测试在77K温度的液氮环境下进行,给带材通入恒定直流电流,使用加热丝给带材上一点提供脉冲热扰动,主要测量了超导带材及单饼线圈失超传播过程中的最小失超能和失超传播速度。实验结果表明YBCO超导带材及其线圈的失超传播速度随电流升高而增大,最小失超能随电流升高而减小,线圈中径向传播速度要远小于纵向传播速度。     

第二代YBCO超导带材低温热解炉的研制

文中介绍了一种适用于YBCO带材在工艺气氛下的低温热解专用设备。详细阐述了炉体、炉膛、电控、气控的分段模块化设计并集成于一个标准段,多段集成后拼接成可扩展式低温热解炉。设备专业设计了三层式马弗进气结构,保证产品表面气流均匀;创新采用模组式歧管分流汇集的方式,解决了多路多功能气路的优化布置。     

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。     

YBCO线圈在液氮中的失超特性研究

由于高温超导材料的临界温度较高,可以运行在一个较宽的温度范围内,因此高温超导磁体被看作是稳定性较好的磁体,它在超导电力、超导磁体方面的应用占着日益重要的地位.YBCO带材作为第二代高温超导体的代表,近年来其生产工艺水平也得到了迅速发展和提高.磁体失超是影响超导磁体运行稳定性的重要问题之一.本文研究了YBCO单饼线圈在液氮环境中因由热扰动诱发的失超特性,设计了一套高温超导线圈在液氮浸泡下的失超测量系统,通过软件LABVIEW和数据采集卡对线圈的温度和电压进行采集和记录,测量YBCO单饼线圈在不同运行条件下的失超特性.     

采用飞秒激光制备REBCO超导带材微桥结构的研究

采用飞秒激光器制备了基于第二代高温超导带材(REBCO)的微桥结构。激光共聚焦显微镜以及扫描电镜进行表征,结果表明微桥刻蚀区超导层被完全刻蚀,可以有效约束电流的通路。此外,开展了液氮温区自场条件下临界电流测试,临界电流成比例缩小,n值稍有减少。研究结果表明,采用飞秒激光器制备高质量高鲁棒性的微桥,可以极大的提高效率,为后续进一步在极端条件下测试具有较高载流能力的高温超导带材样品奠定基础。     

封装材料对二代高温超导带材稳态过电流能力与拉伸性能影响的实验研究

随着二代高温超导带材从实验室走出，二代高温超导带材进入商业化大规模生产和应用阶段.针对不同的应用场景对热学、电学和力学性能的特殊要求，需要对二代高温超导带材匹配不同的后处理工艺，例如分切、镀铜以及封装等.为了解决现有常用封装材料(紫铜和不锈钢)各自的短板，本文采用铜合金材料封装，详细对比了铜银合金与黄铜与现有常用封装材料在超导带材稳态过电流能力和轴向拉伸性能的差异.发现铜银合金封装的二代高温超导带材的综合性能优于紫铜封装和不锈钢封装的二代高温超导带材.本文的研究也为实际应用中二代高温超导带材的选型提供参考.     

环氧浸渍材料厚度对高温超导体失超传播特性的影响研究

研究了不同环氧树脂厚度浸渍的ReBCO高温超导带材的最小失超能(MQE)和失超传播速度(NZPV),分析了不同环氧树脂厚度对ReBCO高温超导带材的最小失超能和失超传播速度随归一化传输电流的关系.结果表明,ReBCO高温超导带材的最小失超能随环氧树脂厚度的增加变化很小;ReBCO高温超导带材的失超传播速度随着环氧树脂厚度的增加而增大.     

Characteristics of the Surface-Intrinsic Josephson Junction

During the fabrication of intrinsic Josephson junctions (IJJs) with Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ (BSCCO) single crystals, the superconductivity of the surface Cu-O layer is degraded because of a deposited metal film on top of the stack. Thus, the characteristics of the surface junction consisting of the surface Cu-O double layers remarkably differ from those of the junctions deep in the stack, which will be referred to as ordinary IJJs. The electrical transport characteristics of the surface junction, such as I-V, I _c′-T, and R-T, show that the critical temperature T _c′ of the surface junction is always lower than that of ordinary IJJs, and that the change of its critical current I _c′ with temperature is different from that of ordinary IIJs. Furthermore, by shunting the surface junction resistively, we are able to observe the AC Josephson effect at 3-mm waveband. Translated from Chinese Journal of Low Temperature Physics, 2005, 27(2) (in Chinese)     

YBCO带材无阻连接热退火效应研究

超导焊接是第二代高温超导(2G-HTS)带材研究的重要内容,在两根超导带材中间生长超导连接层可实现无阻连接.在超导连接层的生长过程中,原来的两根超导带材需再次经历热处理,目前这方面的研究甚少.本文系统研究了780℃热退火中,时间、气氛对带材性能的影响.分析了样品的显微结构、表面形貌以及临界电流密度(J_c),结果表明:2 h干氮氧气氛有利于提高原始带材的性能;湿氮氧气氛使J_c值降低.这可能是湿气的存在增加了晶粒缺陷,使杂质的扩散通道增加,从而Ba-Cu-O积聚生长,造成YBCO性能恶化.在文中我们还利用XRD进行了应力拟合分析了应力变化.     

脉冲场励磁YBCO块材俘获磁通特性

研究了熔融织构法制备的单畴高温超导YBaCuO块材在脉冲场下的俘获磁通特性。分别测试了YBCO块材在不同强度脉冲场下的俘获磁场,并对实验结果进行了分析。实验发现:YBCO块材在脉冲场输入电压小于300V时的俘获磁场,随着外加脉冲场强度的增加而增加;而脉冲输入电压大于300V时,俘获磁场并没有继续增加。实验获得的超导块材俘获磁场图形呈现出明显的十字结构,这是由于块材采用顶部籽晶熔融织构生长技术、存在五个生长区域、不同生长区域及边界处临界电流密度的不同而导致的。     

Effects of oxide coating on the growth of single grain YBCO bulk superconductors

Surface oxide coating and bottom inserting of oxide plates have been conducted to top seeded melt growth (TSMG) processed YBa₂Cu₃O_7−y (Y123) bulk superconductors with an aim of controlling the Y123 nucleation and growth. The coating medium for surfaces was Yb₂O₃ solution and the bottom inserts were Yb₂O₃/Y₂O₃ powder compact. Many vertical cracks were found to develop at the compact/insert interfaces when an Yb₂O₃ insert was used, but the crack evolution was greatly reduced when a (Yb₂O₃ + Y₂O₃) insert was used. The formation of the vertical cracks is ascribed to the difference in thermal expansion between the YBCO compact and bottom insert. Presence of vertical cracks was found to be crucial to the trapped magnetic field and levitation forces of single grain YBCO bulk superconductors. The Y123 nucleation and growth in TSMG-processed YBCO bulk superconductors were successfully controlled by conducting surface coating and bottom plating using a (Yb₂O₃ + Y₂O₃) insert and as a result, the levitation properties were much enhanced.     

Effect of excess Y_2O_3 addition on the physical properties of melt processed YBCO bulks

SincethediscoveryofhighTctemperaturesuperconductors,greatprogresshasbeenmadeinbothfundamentalresearchandpracticalapplications.Well-texturedYBCO[1—4]isoneofthemostimportantandpracticalhightemperaturesuperconductorsduetoitshighTcandhighJcinmagneticfield,especiallythehighlevitationforce,whichmakesitsapplicationspossible,suchasinmagneticbearing[5,6],flywheel[7—12],nocontactmagneticlevitationtransportsystem[13,14]andmotors[15,16].Itiswellknownthattheadditionof211to123makesonlyaslightdifferencei…     

Comparison of 1D, 2D and 3D quench onset simulations

Measured and simulated minimum quench energies (MQE) for short samples are doubtful when estimating disturbance tolerance of an impregnated superconducting magnet. If measurements are performed at liquid cryogen, the cooling provided by the cryogen causes MQE to be high. At a conduction-cooled system, the transverse heat conduction is neglected causing low MQE. Even though these conditions can be artificially brought closer to the ones in an impregnated magnet, it is difficult to estimate by short-sample measurement the MQE of a superconducting coil. These similar difficulties are present at simulations. On the other hand, 1D and 2D measurements and simulations can be used, e.g., to compare wires or consider effect of insulation layer thickness, but according to the results only in a rough quantitative way. In this paper, we compare MQE and normal zone propagation velocity simulations of an MgB₂ wire with 1D, 2D and 3D finite element method models to focus on the different results given by the models employing different dimensions.     

Y-211粒子与Y_2O_3粉掺杂的熔融织构YBCO超导体性能及微观研究

采用熔融织构法结合顶部籽晶技术 ,掺杂 Y2 O3粉和 Y- 2 1 1粒子制备了高质量的准单畴熔融织构的 YBCO块材。样品的 Jc测量表明 :临界电流密度 Jc在 1 0 K温度 0 .6T磁场下达到 1 .6×1 0 6 A/ cm2 ;在 70 K温度 2 T磁场下达到 1 .2 4× 1 0 4A/ cm2。扫描电镜观察表明 :掺杂 Y2 O3粉所形成的 Y- 2 1 1粒子是柱状的 ,而掺杂 Y- 2 1 1粒子在母体材料中形成的是球形的 Y- 2 1 1粒子 ,掺杂Y2 O3 粉比 Y- 2 1 1粒子能更有效地改善样品的生长状况。可见 ,Y- 2 1 1粒子与超导母体材料之间的界面对磁通钉扎起主要作用 ,Y- 2 1 1粒子作为强钉扎中心是属于界面钉扎