高铜超比NbTi复合超导线稳定性能的实验研究

本文介绍了一种铜超比为10的多丝铌钛超导带在磁场为7T至10T之间的稳定行为,对这种超导带在4.2K液氦冷却条件下的抗热干扰的稳定性能进行了一系列的实验.实验得出:这种超导带由于铜超比较大,因此有比较宽的电流分配区域,从而在暂态过电流的情况下,将给磁体提供较大的安全储备.文中还介绍了二类不同敷铜方式的超导复合带的实验结果,实验证明采用不同方式敷铜并不明显影响超导带的性能.     

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)     

Nb_3Sn超导临界温度随应变退化效应的分析模型研究

力学变形诱导的Nb_3Sn超导临界性能退化给超导磁体装置的电磁性能指标和安全运行造成了极其不利的影响.由于对Nb_3Sn超导临界性能应变退化效应认识的不足,目前仍缺乏统一适用于不同应变状态下的工程设计用一般本构模型.本文基于张量函数的表示理论和Nb_3Sn电子态密度Bhatt模型,建立了可以统一描述不同加载模式下Nb_3Sn费米面态密度变化的演化模型,并基于此给出了能够与不同实验结果吻合较好的刻画超导临界转变温度应变退化特征的分析模型.正作为国际热核聚变实验反应堆(ITER)、核磁共振(NMR)波谱仪以及高能物理(HEP)等超导磁体构件用超导材料之一,Nb_3Sn超导材料在高场超导磁体领域引起了广泛的研究关注[1-4].力学变形诱导的Nb_3Sn超导材料超导电性能(临界温度、上临界磁场、临界电流密度)退化,给超导磁体的安全稳定运行造成了极其不利的影响[4].针对Nb_3Sn超导材料变形-超导电性能耦合行为,Ekin进行了系列实验[5],实验结果表明,力学变     

Nb_3Sn超导磁体的稳定性

我们曾对国产Nb-Ti磁体的退化和在快速励磁条件下的稳定性及其失超动力学,进行了实验研究。这里将在上述工作中证明是克服Nb-Ti磁体机械退化行之有效的措施,应用于国产汽相沉积Nb_3Sn带绕制的磁体中,并把Nb_3Sn磁体与Nb-Ti磁体组装,研究Nb_3Sn磁体的横场(H_(?))、纵场(H_(?))动态稳定性和低场不稳定性。同时给出了室温拉伸对短样I_c的影响。     

一种新型的铜稳定多芯Nb_3Sn超导材料——用Nb-P青铜代钽作扩散阻挡层的研究

本文介绍了一种新型的铜稳定多芯Nb_3Sn超导材料。即用价格便宜的Nb-P青铜代替钽作扩散阻挡层制备的铜稳定多芯Nb_3Sn超导材料。此材料成本低,易于加工且超导性能良好,为绕制高场磁体提供了合适的导体。文中对用Nb-P青铜代T_a作扩散阻挡层的可能性进行了研究,并作了有关的微观结构分析,还提供了高场临界电流的测试数据.在10万G的磁场下,J_c(青铜加铌)=9.65×10~4A/cm~2,可与国内外同类产品相比。     

掺TiNb3Sn超导性能改善机制研究

在 Nb/Cu 挤压管法制备的多芯 Nb_3Sn 超导复合线中添加合金元素 Ti 使其超导性能特别是在高场下的临界电流密度 J_c 得到显著改善.T_c 值提高约0.3K,H_(c2)(0)值提高到大约29Tesla,在4.2K_2 15T 和20T 脉冲背景磁场下(脉冲上升时间为10ms),J_c(Nb_3Sn)值分别达到4.4×10~4A/cm~2和3.3×10~4A/cm~2.在实验事实基础上,认为在低温下(<43K)掺适量Ti 元素的 Nb_3Sn 会发生部分马氏体相变,并用此观点结合磁通钉扎基本原理,对掺适量 Ti元素 Nb_3Sn 超导性能显著改善的事实进行解释,得到了一个改善掺适量 Ti Nb_3Sn 超导性能的可能机制.     

青铜法MF-Nb_3Sn线中的冷收缩应力及其对超导性能的影响

本文研究一种典型的青铜法MF-Nb_3Sn线和该线经化学除去青铜基体后的MF-Nb_3Sn在不同流体静压下的超导性能.发现由于青铜基体与Nb_3Sn的冷收缩量不同,Nb_3Sn芯受到的冷收缩应力约为10.5kbar.应力使Nb_3Sn的超导性能退化,文中讨论了有关物理问题.     

CVD Nb3Sn超导带热处理的研究

本文报道了 CVD Nb_3Sn 超导带热处理的研究结果.短样品经适当的热处理后,其 T_c 由15.6K 提高到17.6K,H_c_2(4.2K)达23.4T.尤其是高场下的载流能力有了明显的提高,在22.1T 场强下,其 I_c、J_c(Nb_3Sn)分别高达5A 和1.33×10~4A/cm~2(4.2K).长带热处理后,其T_c 由15.6K 增至17.6K,正比于钉扎强度的 H_oI_c 值提高20%以上,励磁速度也加快很多,这说明成品带的高场性能和稳定性提高了。本文还对带材性能提高的原因进行了分析和讨论.     

大型Nb_3Sn CICC型超导线圈的热处理工艺

中科院强磁场科学中心已成功设计研制出800mm口径的大型Nb_3Sn CICC型超导线圈。由于Nb_3Sn CICC型外超导磁体在制作过程中必须经过高温反应热处理,其热处理的质量直接决定外超导磁体的超导性能。本文通过对Nb_3Sn的热处理工艺的研究,最终确定了热处理前布置与安装测温热电偶的工艺方法、最佳热处理工艺制度的制定和热处理中杂质气体的控制工艺,以及长时间热处理过程可能发生的各种故障的工艺处理措施等。     

热处理对青铜法制作的多芯Nb_3Sn超导体的影响

本文研究了热处理对实用多芯Nb,Sn超导体的影响.在(650—750℃热处理时,Nb_3Sn层厚度Y与时间t可用Y∞t~(72)关系表示,这里0.130≤n≤0.195.多芯复合材料在热处理过程中,Cu-Sn基体中Sn量消耗显著地影响Nb_3Sn生长速率,考虑了这一因素的Nb_3Sn生长动力学修正公式能对实验结果进行解释.700℃热处理10—100小时,Nb_3Sn品粒尺寸是热处理时间的一个函数。晶粒大小随热处理时间增长而增大,并且∞t~m,m=0.205.对于锡青铜基体与铌比值分别为1.84和3.05的两种导体,在700℃热处理时,其临界电流是热处理时间的一个函数.I_c(t)中最大值取决于Nb_3Sn层增厚和晶粒度长大的综合效果.T_c随热处理时间增长和温度升高而峪有提高.这大概与Nb_3Sn层化学计量比有关.     

高场磁体Nb3Sn超导接头的制备工艺参数研究

Nb_3Sn超导接头的制备工艺参数和条件对其性能有直接影响,获得有效的制备工艺参数对Nb_3Sn超导接头的可靠性具有重要的意义。虽然,采用烧结法制备Nb_3Sn超导接头行之有效,然而烧结法对工艺条件要求较高,受到球磨时长、压接压力、粉末配比、热处理时间等不同工况的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对不同工艺条件下的样品进行物相分析和表面形貌的表征,并确定了烧结法制备Nb_3Sn超导接头的工艺参数。结果表明:球磨时间15 h, Nb:Sn:Cu摩尔质量比为3:1:1,压接压力为15 MPa,热处理时间为100 h时,最终制备所得超导接头样品与Nb_3Sn母材较为接近。     

合金元素对改善Nb_3Sn性能的影响

本文是对熔融扩散法制备Nb_3Sn添加第三组元、基带中加锆、氧;锡熔池中加铜的研究.探讨了材料的组织结构与性能之间的关系.研究结果表明:Nb_3Sn扩散层中ZrO_2的作用主要是细化晶粒,提高反应速度,增加扩散厚度.添加铜于锡熔池则表现为提高钉扎强度,提高J_c.     

添加元素Ti对多芯Nb／Cu挤压管法Nb3Sn超导性能的影响

采用多芯 Nb/Cu 挤压管法制备的多芯 Nb_3Sn 超导复合线,研究了添加元素 Ti 对 Nb_3Sn反应层生长动力学及超导性能的影响.添加元素 Ti 明显提高了 Nb_3Sn 反应层生长速率.T_c值提高0.3K,H_c_2(O)提高到大约29T.在4.2K、15T 和20T 脉冲背景场下(脉冲上升时间t=10ms),J_c(Nb_3Sn)值分别达4.4×10~4A/cm~2和3.3 ×10~4A/cm~2.     

Nb_3Sn超导相的微观组织表征与Sn扩散的研究

CICC导体作为45T混合磁体外超导磁体的重要绕制材料,其所用的超导股线是由牛津公司提供的RRP法制备的高临界电流Nb_3Sn超导线材。由于Nb_3Sn超导相为典型的A15结构,其塑性非常差,所以在实际工程应用当中,往往是采用先绕制线圈,然后对绕制好的线圈进行热处理,进而生成Nb_3Sn超导相。因此,热处理制度的合理制定对于Nb_3Sn超导相的微观组织结构和超导性能具有非常重要的意义。为了验证热处理故障对超导磁体性能的影响,研究制定了三种不同的热处理制度,利用SEM方法对其生成的Nb_3Sn超导相进行微观组织的表征,通过EDS分析Sn元素的扩散;结合Ic值和RRR值的测定结果,对比分析不同热处理制度对Nb_3Sn股线微观组织与性能的影响。     

最佳动态稳定腔及其稳定性的数值分析

本文得出,在一般的热稳腔中可找出一类最佳热稳腔,它与最佳轴稳腔结合在一起才是最佳的动态稳定腔.我们用图解的方法确定了最佳热稳腔与最佳动态稳定腔的判据;同时给出了最佳动态稳定腔的稳定性的数值分析.     

气氦强迫冷却超导磁体试验装置系统

本文介绍了专供迫流氦冷却超导磁体的试验装置、微处理机温度测试系统,以及一个间接冷却的Nb_3Sn实验磁体.文中还介绍了本装置系统自4.5K至16K的运行实验结果.     

一种制备A15化合物超导材料的新方法——微细多芯Nb/Cu挤压复合管富Sn中心扩散法

研究“微细多芯Nb/Cu挤压复合管富Sn中心扩散法”制备Nb_3Sn化合物超导材料,经700℃/24h反应扩散,样品的临界全电流密度Jc(4.2k,6.0T)=3.2×10~5A/cm~2,临界转变温度Tc=17.53k.     

采用交流电阻法测量超导转变温度T_c——连续超导体出现多相转变台阶

本文介绍了一种高灵敏度的交流电阻法测量超导体转变温度T_c的实验装置,该装置使用交流调制讯号和锁相放大器.实验结果表明:使用该方法不仅能测量原来直流电阻法难以测量的截面较大的包铜钱材样品,而且能测出连续多相超导样品中的各相T_c.如原位法Nb_3Sn的T_c有三个转变台阶,青铜法稳定化Nb_3Sn有二个转变台阶,铅-铌并联模拟多相超导样品也有二个转变台阶。其转变曲线中各相转变台阶的幅值与各相的相对含量成一定的比例关系,曲线不是单调函数,在T_c前的曲线呈明显的负阻.用该方法测得的T_c值与直流电阻法和电感法所测得的T_c值完全一致.     

用多芯Nb/Cu挤压管法Nb_3Sn超导复合线制成13T实用超导磁体

实验证实了用“MF Nb/Cu挤压管法”超导复合线制作13T实用Nb_3Sn/Nb-Ti超导磁体的可行性。净孔径为φ40mm的复合磁体,在4.2K,中心场强达到11.0T;净孔径为φ18mm的复合磁体,在4.2K,中心场强达到13.0T,此时内绕组中的Nb_3Sn 复合线的全临界电流密度J(cw)=310A/mm_2,与短样性能相一致。     

Pb-Sb合金脱溶过程对超导临界特性的影响

1961年Kunzler等人发现:Nb_3Sn,Nb-Zr等超导体在强磁场中临界电流密度jc仍然很大,可供制备获得强场的超导体磁体使用。 Mendelssohn曾将硬超导体临界磁场的增大,归源于样品内部存在尺寸很小的超导“系”。Kunzler将超导“系”和位错线联系起来,并且认为,他所观察到的高jc值是由于样品内部位错线密度很大。另一方面,却又把硬超导体当作均匀介质处理,他从理论出发,用负界面能效应来解释超导合金的反常磁行为。