多芯NbTi超导复合线中扩散隔层的研究

研究了两次组合工艺中NbTi与Cu间的扩散隔层对NbTi—Cu界面扩散和复合线性能的影响.发现,NbTi芯棒外加入Nb、Ni、CuNi10、CuNi30等扩散隔层后能有效地减少Nb-Ti-Cu化合物的生成.但在有Ni元素的试样中同时存在Nb-Ti-Ni等高硬度扩散生成物;加入Nb扩散隔层后能减缓了它们间的扩散,又不生成高硬度化合物,因而复合线的塑性极好.实验结果表明,采用NbTi-Nb-Cu复合锭坯在挤压加热温度升高到600℃的情况下,仍可得到塑性良好、载流能力高的多芯超导复合线.     

CuNi—NbTi超导开关线的研制

从理论上对超导开关线的母材选择和参数设计进行了分析,并对超导开关线的合理使用提出了建议。采用低温电阻率ρ(4.2K)=38×10~(-6)Ω·cm的Cu-30Wt.％Ni合金作母材,成功地研制得NbTi芯径分别为18μm和10μm的CuNi-NbTi二组元多芯拧扭复合线。这种复合线具有满意的绝热稳定性和开关特性,并且与cu-NbTi多芯拧扭复合线两者之间的超导接头表现出良好的冷压焊接性能,是一种优良的可用作高稳定性超导磁体恒流闭路运行的超导开关线。     

脉冲超导磁体用Cu-CuNi-NbTi三组元多芯超导复合线的研制

从稳定性和交流损耗的观点阐述了脉冲磁体所用多芯超导复合线之主要参数(芯线直径d、复合线直径D和拧扭距l_p)的设计方法.设计并研制了两种cu-CuNi-NbTi三组元多芯复合线,其母材横向平均有效电阻率和NbTi芯径分别约为2×10~(-6)Q.cm,10 μm和2×10~(-7)Q.cm,6μm.讨论了复合线冶金工艺,特别是挤压温度对拉制NbTi细芯的影响.报道了复合线短样超导临界电流密度及其小型磁体的励磁性能.     

高场磁体用多芯Nb_3Sn超导线的制作与性能

近十年来,人们对多芯Nb_3Sn超导复合导体(以下简称导体)进行了大量的研究,结果表明:在制作工艺上,采用青铜固态扩散或外部涂锡扩散方法均是可行的;在超导性能方面,这种导体材料的载流能力目前已达到J_c=1×10~4A/cm~2(4.2K,12T)的水平,可以满足受控装置、高能物理及超导电机的要求。近期,有待进一步弄清楚的主要问题是建立导体在使用中所承受的应力-应变与载流能力退化之间的关系。     

静液挤压铌钛超导线的宏观形貌特性

本文探讨了用350吨静液挤压机加工的铌钛复铜单芯棒、55芯、3025芯及三元6655芯复合超导体的几何形状、芯线沿横断面及轴向分布情况.得出:用静液挤压法生产的Nb-Ti超导复合线,其质量超过一般加工工艺的,挤压时的几何损失少,较一般工艺成材率高.并得出,用静液挤压法加工多芯极细芯(<1μm)Nb-Ti超导复合线是可能的.     

多芯Nb_3Sn的结构和性能

用扫描电镜和光学显微镜研究了“青铜法”制作的多芯Nb_3Sn的结构.观察了Nb_3Sn的晶粒形貌及复合线的断口形貌.测量了不同热处理制度下的Nb_3Sn层厚度、晶粒度及导体的临界电流.讨论了它们之间的关系.研究了固态扩散时产生的Kirkendall孔洞及其对导体机械性能的影响.     

富Sn法制备多芯Nb_(3)Sn超导复合线的研究

采用Nb管和富Sn的铜锡合金之间的内扩散法制备了33和55芯的多芯Nb_3 Sn超导复合线.研究了Nb_3Sn反应扩散热处理(600—850℃,1—250hr)和添加元素In对Nb_3Sn反应扩散层的厚度、晶粒大小和超导性能的影响.结果表明:阶梯升温扩散热处理有利于晶粒细化,添加元素In提高了Nb_3Sn反应扩散层平均生长速率与Nb_3Sn晶粒长大速率之比值.55芯Nb_3(SnIn)复合线全电流密度J_c(4.2K,6T)约为7.3×10~4 Acm~(-2)     

添加钇对NbTi50超导合金性能的影响

向间隙元素大于1500ppm 的 NbTi50超导合金中适当地添加金属钇后,使合金锭加拉细化,硬度降低,且具有优良的室温机械性能.当钇的添加量为0.2wt%时,合金的相对延伸率与截面收缩率分别达最高值.所有这些都表明,加钇的 NbTi50合金显示了较好地加工塑性.在实验中制得 NbTi50+Y/Cu 单芯复合线的 Jc(一次时效处理),其值较 NbTi50/Cu 单芯复合线的要高10—20%(相同条件与相同判据情况).     

计算多芯Nb_3Sn扩散层厚度的数学模型

本文对94组用青铜法制备的多芯Nb_3Sn扩散层厚度的实测数据,在TQ-16型电子计算机上进行逐步回归分析,得到了一个计算多芯Nb_3Sn扩散层厚度的最优回归模型 式中y——Nb_3Sn层厚(μm) x_1——热处理时间(hr/100) x_2——热处理温度(℃/100) x_3——青铜基体锡含量(Wt.％×100) x_4——青铜基体与铌芯的体积比 x_5——复合线中铌芯直径(mm) x_6——复合线中铌芯数目(芯数/100)该回归模型的复相关指数R=0.969,剩余均方差σ=0.263(μm),F检验值为110.模型高度显著,可用于预测与控制.文中还讨论了根据该模型寻求形成Nb_3Sn的最佳热处理制度区域问题.为材料工作者提供了选择工艺参数的依据.     

发射层厚度对反射式GaAs光电阴极性能的影响

通过求解扩散方程,推导了含有后界面复合速率的反射式GaAs光电阴极量子效率公式,并利用MBE在GaAs (100)衬底上外延生长了发射层厚度分别为1.6 μm、2.0 μm和2.6 μm,掺杂浓度为1×1019cm－3的三个反射式GaAs阴极样品,进行了激活实验.实验结果显示:随着发射层厚度的增加,阴极的长波量子效率和灵敏度都有所提高,而这种提高与阴极电子扩散长度的增长有关.同时,理论仿真研究发现,当后界面复合速率小于或等于105cm/s时,阴极发射层有一个最佳厚度,此时阴极灵敏度最高.后界面复合速率对阴极灵敏度在发射层厚度较小时影响较大,而随着厚度的增大阴极灵敏度最终趋于稳定.     

Fe的磁化对MgB2/Fe线材载流特性的影响的仿真研究

由于铁的磁化特性,对于铁包套的MgB_2线材来说,线材的截面形状和铁包套的厚度都会影响到MgB2超导芯的磁场,进而影响到MgB_2线材的载流能力。文中将建立几种典型的单芯及多芯MgB_2线材模型,并利用有限元方法(finite element method,FEM)分析铁包套对这些模型中超导芯的最大磁场B_(max)和临界电流密度J_c,经过对这几种典型结构的载流能力进行比较,可以得到一些有益于改善铁包套MgB_2线材的载流能力的合理性建议。     

有限包层半径光纤Bragg光栅的理论研究

采用光纤波导三层模型,对有限包层半径光纤Bragg光栅导模有效折射率的改变进行了理论分析,结果表明:当包层直径小于16μm时,单模光纤Bragg光栅(纤芯直径为8.3μm)的导模有效折射率才开始发生明显变化.在包层外添加外包层,通过改变外包层的折射率可以实现对光栅Bragg反射波长的调谐,同时对不同芯子直径的光栅Bragg波长移动进行了数值计算.在保证光纤归一化频率不变的前提下,芯径越小Bragg波长调谐范围越大,当包层厚度为1μm时,芯径为a＝2.2μm的光栅Bragg波长调谐范围约为3.9μm.     

Mg含量及包套厚度对套管法Nb_3Al前驱线机械性能影响

制备具有优良机械性能Nb3Al前驱线是得到Nb3Al超导长线,继而制备实用化高场磁体的基础.本文选用Mg的含量分别为1.08wt.%和4.48wt.%的两种Al合金棒作为Al芯,不同壁厚的Cu管作为包套,利用套管法分别制备了两组不同芯丝数的Nb3Al前驱线.通过观察和测量两组前驱线芯丝形状和硬度的变化,以及对前驱线拉伸曲线和拉伸后断口形貌的分析,研究了影响前驱线机械性能的因素,提出了改善芯丝加工性能的方案.结果表明:Mg含量和Cu包套的壁厚对前驱线的机械性能有很大的影响,选择合适的Al合金棒以及包套,可以得到芯丝均匀,具备良好机械性能的Nb3Al前驱线,49芯前驱线经过扩散热处理后得到了15.7K的超导转变起始温度.     

微重力下汽泡底部微层的对流和蒸发

本文数值研究了微重力下沸腾时汽泡底部微层区的多维传热及流动，不仅考虑由温度梯度引起的汽泡表面张力梯度而诱发的Marangoni流动，而且考虑汽泡表面的凝结和蒸发．微层厚度自0．01μm到10μm的计算结果表明，微层中流动很小，温度分布与纯导热几乎相同．在界面传热小于理想传热的情况下，Marangoni对流对传热增加几个百分比，微层中的流动与薄平界面的滑移近似相吻合．     

多芯超导复合线母材比的计算

对于一般热挤压复合工艺制备的多芯超导复合线给出了计算单一母材和多元母材复合线母材比的通用公式,并就实际Cu-NbTi二组元和Cu-CuNi-NbTi三组元共五种多芯超导复合线作了举例计算.总母材比的计算值与称重法的测量值相比,相对误差均在5％之内,最优误差小于1％.     

低损耗NbTi线材制备技术研究

国内重离子加速器(HIAF)磁体服役在高速脉冲电流下,要求超导磁体用超导线具有较低的损耗,并具有高的临界电流,针对磁体的设计要求,本文研制了两种新型结构的NbTi/Cu0.5Mn超导线,通过两次组装、冷拉拔获得了线径Φ0.8mm、12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝小于5μm的高临界电流、低损耗超导线,系统研究了两种新型结构超导线的截面形貌、芯丝形貌、磁滞损耗及不同时效热处理次数超导线的临界电流密度(Jc)和n值,最后获得了线材芯丝直径和磁滞损耗的变化关系.研究结果表明,两种线材经过二次组装、挤压和冷拉拔后,单个亚组元成型良好,芯丝变形粗细均匀,尺寸大约4μm.随着时效热处理次数由3次增加到5次,线材芯丝表面有颗粒状的CuTi化合物生成,且5T、4.2K下临界电流密度由2295A/mm2增加到2958A/mm2,不同时效热处理次数的线材n值大小介于30~60之间,表明芯丝整体变形均匀.线径Φ0.8 mm、12960芯和10800芯线材在4.2K、±3T下的磁滞损耗分别为35.5mJ/cm3、42.8mJ/cm3,随着线材芯丝直径由4.6μm减小至2.8μm,磁滞损耗由42.8mJ/cm3降低至17.3 mJ/cm3.最后,通过优化工艺后获得了Jc(5T、4.2K)为2958 A/mm2,Qh(4.2K,±3T)为37.5mJ/cm3的千米级NbTi/Cu0.5Mn超导长线,并可实现批量化生产.     

大芯径紫外石英光纤γ射线辐照效应研究

阐述了三种不同芯径的紫外石英光纤的稳态γ射线辐照效应,对比研究了其发光特性、光谱衰减以及光谱展宽。设计了基于钴-60源的大芯径紫外石英光纤稳态γ射线辐照效应实验,对三种芯径(200μm,400μm和600μm)的光纤进行了研究。实验表明,大芯径紫外石英光纤在稳态γ射线辐照下存在稳定的发光现象,并对其光谱衰减有补偿作用,其光谱展宽效应不明显。     

金刚石线锯切割多晶硅片的气相刻蚀制绒研究（英文）

采用气相刻蚀制绒法研究金刚石线锯切割多晶硅片制绒.加热体积比1:3、总体积400mL的HF-HNO3酸混合溶液到90℃,使酸混合溶液受热产生气相,利用气相对金刚石线锯切割多晶硅片表面进行制绒.结果表明,制绒15min之后,硅片表面的切割纹被完全去除;小腐蚀坑密布硅片表面,尺寸小于1μm,而传统湿法酸制绒所形成的腐蚀坑尺寸大于10μm.气相刻蚀后的金刚石线锯切割多晶硅片表面的微观粗糙度比传统酸混液制绒后的金刚石线锯切割多晶硅片表面的微观粗糙度高3倍多.气相制绒效果明显,并仅有12.11%的低反射率.     

微流控法二乙烯基苯乳液粒子成型机理研究

采用相界面跟踪(V()F)数值模拟方法,研究了轴流型微流控芯片中流速比、界面张力、粘度等对乳液粒子粒径的影响。模拟结果表明:乳液粒子粒径与流速比的对数存在线性关系,在一定范围内,当流速比增大时,粒径变小;当界面张力小于0.025 N/m时,乳液粒径随界面张力增大而增加,当界面张力超过0.03N/m时,乳液粒径变化趋于平缓;分散相粘度对乳液粒径的影响甚微。以聚乙烯醇(PVA)水溶液为连续相,二乙烯基苯(DVB)溶液为分散相,采用自制的聚二甲基硅氧烷(PDMS)轴流型微流控芯进行了DVB乳液粒子成型实验研究,获得了0.5~3.0 mm的DVB乳液粒子。     

新近研制的几种超导磁体材料

为满足我国高能加速器对脉冲超导磁体材料的需要,我们已研制成功11股三元NbTi复合线的绞缆扁带,其参数如下:尺寸为1.35×4.30mm~2,股数:11,股线直径:φ0.75mm,长度:340m。股间绝缘:sn-5％Ag,填充因子,0.8。短样品在(5T)磁场载流3400A。电流密度达到1.9×10~5A/cm~2。在研制过程中,我们制造了新型绞缆机,解决了绞制成型,股间绝缘和热处理等项工艺,探索了各种工艺条件对载流能力的影响。