Bi-2212超导圆筒性能测试

Bi-2212超导圆筒是感应屏蔽型高温超导故障电流限制器的核心部件,其性能直接影响着故障电流限制器的性能的优越与否.本文详细的介绍了利用感应法测量Bi-2212超导圆筒临界电流的原理和方法,并对Bi-2212超导圆筒在感应法测量中的S-N转变过程进行了研究,同时测出其交流损耗规律.这些性能参数对感应屏蔽型故障电流限制器的额定工作电流、故障后的运行状况、以及损耗等的研究具有十分重要的意义.     

不同高压热处理的Bi-2212性能研究

高温超导材料Bi-2212在4.2 K具有优异的磁场载流性能。是目前高场下(20 T)最具应用前景的高温超导材料之一。高压热处理工艺是决定Bi-2212超导线材性能的重要因素。通过分析不同压力强度(主要为3 MPa和5 MPa)下Bi-2212超导线材的线径、临界电流以及n值特性,研究了不同压强对热处理炉恒温区以及压强对超导材料性能的影响规律。结果表明,3 MPa压力下与5 MPa压力下热处理后对Bi-2212线材性能的影响相近,3 MPa的压强更容易实现,对设备要求更低。     

Bi-2212/Ag-Mn多芯线材的制备

Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2Ox)线材具有优异的低温高场性能,线材的各向同性为磁体绕制提供方便,使其成为超高磁场磁体内插线圈的首选材料.本研究采用PIT技术与部分熔化工艺相结合的工艺制备Bi-2212/AgMn线材,系统研究熔化温度、降温速率以及低温保温时间后处理气氛等参数对线材相成分、微观结构及超导电性的影响,最终制备出临界电流密度Jc达到14.7kA/cm2(77K,self)的Bi-2212多芯线材.     

高温超导材料Ag-Mg合金包套力学性能研究

高温超导材料Bi-2212在4.2K具有优异的磁场载流性能,是高场应用的首选材料之一。然而,其塑性差、对应变敏感的特性阻碍了其在实际中的应用。测试了Ag、Ag-Mg合金以及以Ag-Mg合金作为包套的Bi-2212导线在不同温度下的机械性能,结果表明使用Ag-Mg合金做包套可以有效提高Bi-2212线材机械性能,是确保Bi-2212实际应用的有效手段。     

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.     

溶胶-凝胶法制备Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)超导薄膜

该研究以铋、锶、钙、铜的醋酸盐为起始原料,丙烯酸为添加剂,无水甲醇为溶剂,按照一定的金属离子摩尔比配制了透明清澈的Bi_2Sr_2CaCu_2O_(8+δ)(Bi-2212)前驱溶胶。采用浸渍提拉法在LaAlO_3(LAO)单晶基板上制备Bi-2212凝胶膜,然后在80℃的烘箱中干燥以除去多余的有机溶剂,将干燥后的Bi-2212凝胶膜放入管式炉中进行热处理。实验选取750℃,765℃,780℃,800℃四个晶化温度来探究热处理温度对Bi-2212薄膜晶体结构及性能的影响。结果表明,在780℃制得的Bi-2212薄膜具有双轴织构取向,超导临界转变温度为82K。     

圆筒形高温超导体的交流损耗研究

针对高温超导电缆、限流器等电力设备中常应用的圆筒形高温超导体进行交流损耗特性研究.本文对单根Bi-2223带材以及由十根该带材制作的十边形高温超导体样品的交流损耗特性进行实验测量,并应用有限元软件研究单根带材、理想圆筒形高温超导体和十边形高温超导体的二维有限元计算模型,基于有限元的数值模型对交流损耗进行仿真计算,最后将数值计算结果、实验测量结果以及基于mono-block模型的理论计算值进行比较并详细的分析讨论,结果表明,圆筒形高温超导体的交流损耗最少.     

高温超导YBCO带材的交流传输电流损耗测量

文中对不同频率不同幅值的交变电流下高温超导体YBCO带材的交流传输损耗进行了实验研究。实验在77K下,对Superpower公司生产的SCS4050型号带材采用电测法通过锁相放大器进行了交流损耗值的测量,并将其工作电流为50Hz时的测量结果与Norris矩形模型估算值进行了对比,同时也给出了15Hz到300Hz不同频率下交流损耗测量结果的比较分析。     

45 kVA单相高温超导变压器交流损耗特性研究

本文研究以多芯不锈钢加强Bi2223/Ag带材绕制的45 kVA单相高温超导变压器的交流损耗特性.变压器绕组置于具有室温孔径的环形玻璃钢杜瓦内,铁芯穿过杜瓦室温孔径以保证铁芯与绕组分离并工作于室温环境.在77 K和工频下,基于Bean模型和绕组中的磁场分布计算了绕组的交流损耗,计算结果与传统电测法和热测法测量的变压器交流损耗结果一致;表明在77K绕组中交流损耗以磁滞损耗为主,涡流损耗和耦合损耗可以忽略不计.     

化学燃烧法制备Bi-2212前驱粉末

高质量的前驱粉是制备高性能Bi-2212线材的基础.本文采用化学燃烧法制备纳米级Bi-2212前驱粉末,分析了Bi-2212纳米粉末的成相过程以及微观形貌,结果表明可以成功制备尺寸小于100 nm的氧化粉末,经过热处理后得到纯的Bi-2212成相粉.与传统共沉淀方法的前驱粉末相比,纳米生粉反应活性更高,Bi-2212成相温度降低,转化效率更高.该方法有利于实现高质量的Bi-2212前驱粉末的批量制备.     

超导故障限流器螺旋线圈交流损耗特性的研究

超导故障限流器(SFCL)是超导电力应用的一个重要器件,本文采用Bi-2212和YBCO材质的高温超导体来制作SFCL,其具有大容量电流和高电场的优点。作为22. 9kV/25MVA配电系统中SFCL的初期应用阶段,为减少SFCL的交流损耗,制备几种形状线圈的故障电路限制元器件,通过实验研究导体排列和电力方向对故障限流线圈交流损耗特性的影响。经测试,单线型和双线型螺旋线圈的交流损耗均依赖于导体的排列和电流方向,双线型螺旋线圈在导体排列相同的情况下,其交流损耗取决于电流方向。     

制备参数对改进共沉淀法制备Bi-2212粉末的影响

实验采用改进共沉淀法制备了Bi-2212粉末,选用乙醇作为主要溶剂,通过对共沉淀过程金属离子溶液滴加速度、氨水滴加速度、溶液p H值、陈化温度以及时间的控制,最终获得成分均匀、颗粒细小、粒度均匀、符合原始配比的前驱粉末,采用该方法制备的前驱粉末制备的Bi-2212线材的超导电性达到了较高水平,在4.2K,自场条件下,同牛津公司制备线材性能接近。     

Bi-2212单晶本征Josephson结的制备及其非线性行为

采用自助熔剂固态反应法制作了Bi2Sr2CaCu2O8+x单晶,使用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术在Bi-2212单晶表面制作了台阶结构的Josephson本征结.用三引线和四引线法分别测量了该样品零场下c轴方向的电阻-温度(R-T)关系和恒定温度(14.4K)时的I-V特征曲线.I-V曲线具有典型的多分支非线性行为,并对该实验结果进行了讨论.     

本征Josephson单结的电流-电压特性

采用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术成功地在Bi-2212单晶表面制备出台阶型本征Josephson单个结,并在5～65K范围内用四引线法测量了该结零场下的I～V特征曲线.结果表明,临界电流几乎保持不变,但返回电流随温度增加而增大;与此同时,Mccumber参数βc随着温度增加而减小.临界温度附近,跳跃电压ΔV明显偏离BCS理论.     

不同几何参数的Bi-2223带材在外磁场中的耦合时间常数分析

随着高温超导技术的发展,超导材料的损耗成为制约其大规模应用的一个重要因素。目前已开展了许多关于Bi-2223带材交流损耗的研究。在应用过程中,外场下的交流损耗是影响超导电力设备运行的极为重要的部分。利用交流磁化率测量装置,测量出Bi-2223带材在平行场和垂直场下的交流磁化率,然后通过计算得到Bi-2223带材在平行场和垂直场下的交流损耗。分析了在平行和垂直外场下,Bi-2223带的耦合损耗时间常数与宽厚比的关系,以及不同宽厚比带材的交流损耗和频率之间的关系。研究发现平行场下,耦合损耗时间常数随宽厚比的增加而增加。而在垂直场下耦合损耗时间常数随宽厚比的增加而减小。     

化学溶液法制备Bi-2212超导厚膜及表征

在柔性衬底上制备的Bi-2212(Bi2Sr2CaCu2O8+x)超导厚膜在高场低温下有高的临界电流密度、可塑性好、易加工成材等特点,因而有广阔的应用前景.所以制备低成本、高性能的Bi-2212厚膜技术已经成为此类高温超导材料实用化的关键.本文系统的研究了采用Bi系超导粉前驱化学溶液的方法进行Bi-2212超导厚膜的制备和表征.对制备超导厚膜过程中的关键步骤做了系统的研究,主要包括局部熔融烧结温度、固相烧结温度、匀胶机最高转速、涂层的厚度等对超导转变温度和转变宽度的影响.我们得出最佳的烧结温度和固相温度分别是888℃、845℃,并发现随着匀胶机转速和涂层厚度的增加,超导膜的转变温度逐步提高,当最高转速为4000r/min,涂层厚度设定为七层,制备出的超导膜R～T曲线的第二个相转变点消失了.制备出的超导膜的转变温度在90K左右.与此同时还进行了XRD、SEM测试表征.最终可以得到均匀平整无裂纹的高质量Bi-2212超导厚膜.     

本征Josephson单结的电流-电压特性

采用光刻蚀和Ar离子刻蚀技术成功地在Bi-2212单晶表面制备出台阶型本征Josephson单个结，并在5-65K范围内用四引线法测量了该结零场下的Ⅰ～Ⅴ特征曲线．结果表明，临界电流几乎保持不变，但返回电流随温度增加而增大；与此同时，Mccumber参数βc随着温度增加而减小．临界温度附近，跳跃电压△V明显偏离BCS理论．     

不同热处理条件下Bi-2212超导线材的临界性能研究

Bi-2212高温超导材料在4.2K具有优异的磁场载流性能,并且是目前高温超导材料当中唯一可制备成各向同性圆线的材料,可以绞制成大电流的CICC电缆,也是大型超强磁场磁体的首选材料之一。高压热处理技术可以大幅提高材料超导性能。临界电流与n值是超导导线的主要性能参数。本文测量了两组分别经过常压和高压热处理的超导线在不同背景磁场中的临界电流和n值。测试所用Bi-2212导线是以Ag和Ag/Mg合金为基体,采用粉末装管法制备而成,两组导线在890℃下经不同压强热处理。从对比的数据中定性地分析热处理压强和超导线性能之间的关系。     

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-2212超导线临界性能研究

Bi-2212高温超导线是目前高温超导材料中唯一可以制成圆线的超导材料,这为使用其绞制超导电缆,制备CICC导体提供了可能性。因此,需要研究其各种性能,为今后导体设计和运行参数设定提供依据。临界电流和n值是衡量超导线性能的主要参数,采用四引线法测量了西北有色金属研究院使用粉末穿管法(PIT)制备的Bi-2212超导线在0-12T背景磁场中临界电流和n值,用Asterisk给出的定标率公式对临界电流随磁场变化率关系进行了拟合并加以分析。