提高Nb_3Sn的临界电流密度中的一个观点

和作者于1973年在NbTi44合金中预言的一样,在Nb_3Sn的临界电流密度与晶粒大小的依赖关系中也存在一极大值,据此提出了在提高Nb_3Sn的临界电流密度中一个值得考虑的观点,这个观点是:除了使Nb_3Sn的晶粒大小与磁通线格子参数匹配以外,应作重力求提高Nb_(3)Sn晶界的钉扎强度.     

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.     

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.     

Nb_3Sn导体磁化及磁滞损耗特性研究

针对中国聚变工程实验堆中心螺管模型线圈(CFETR CSMC)中用内锡法工艺制备的Nb_3Sn导体的磁化及损耗特性展开研究。采用国际热核聚变实验堆(ITER)标准磁化样品和测量程序,获得4.2K到14K温区下的磁化曲线;利用钉扎定律及优化模型,模拟不同磁场区间内的磁化强度,拟合获得不同温度下钉扎模型参数;对磁化特性的重要参量进行了详细分析和讨论,并探讨了不影响Jc条件下合理减少磁滞损耗的途径。     

Nb3Sn超导材料的高场钉扎行为

本文利用线性回归分析法处理扩散和气相沉积Nb₃Sn带材样品以及青铜法多芯Nb₃Sn线材样品在高场(²2T)下的临界电流测试数据,得到J_c-B曲线和钉扎力随磁场变化的经验规律。该规律与Kramer模型的钉扎力公式不一致,有待提出新的理论模型加以说明。 关键词：     

Ti对Nb管富Sn法多芯Nb_3Sn超导转变温度T_c的影响

利用电阻法和电感法分别测量了不掺Ti和不同掺Ti量的一组Nb管富Sn法多芯Nb_3Sn样品的超导转变温度T_c,结果表明,掺Ti提高多芯Nb_3Sn T_c的主要原因是掺Ti以后改善了Nb_3Sn的冷收缩应力。     

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.     

Ti对Nb管富Sn法Nb3Sn上临界场Hc2的影响

测量了不掺 Ti 和不同掺 Ti 量的一组 Nb 管富 Sn 法 Nb_3Sn 样品的临界温度附近临界场,使用了 WHH 公式推算了上临界场 H_(c2)(o),研究了冷收缩应力对 Nb_3Sn 上临界场的影响,结果表明:随掺 Ti 量的增加 Nb_3Sn 的 H_(c2)(o)有较大地提高,其提高的主要原因是掺 Ti 以后改善了 Nb_3Sn 的冷收缩应力.     

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。     

晶粒尺寸和杂质对晶界钉扎力的影响

根据晶界钉扎的电子散射机制计算了晶界钉扎力与晶粒尺寸和样品杂质含量的关系。发现在中等杂质含量时(杂质参数α≈5)钉扎力极大。除了很纯的样品,晶界钉扎与晶粒尺寸关系不大。我们根据超导理论公式和实验数据拟合出联系相干长度与电子平均自由程的关系。讨论了钉扎理论中的若干问题。     

Nb/Nb_3Sn复合超导材料的高压电子显微镜观察

用1000kV高压电子显微镜观察了单芯和多芯Nb/Nb_3Sn复合材料的显微组织,看到了由Nb_3Sn/Nb_3Sn晶粒重叠而成的叠栅图和Nb基体/Nb_3Sn晶粒重叠而成的叠栅图。     

合金元素对Nb_3Sn生长动力学的影响

研究了合金元素Zr对Cu-Sn/Nb界面上Nb_3Sn生长动力学的影响。实验表明:在单芯复合材料中加入Zr显著提高了Nb_3Sn层的生长速率,层厚与时间的关系显著超过抛物线规律。这些结果不能仅用内氧化生成的ZrO_2颗粒使晶粒细化来解释,还必须考虑ZrO_2颗粒周围过饱和空位使扩散系数增大等因素。在多芯复合材料中热处理时Cu-Sn基体中Sn量的消耗,显著影响Nb_3Sn的生长。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。     

Nb_3Sn复合超导体晶粒生长机制

本文研究了Nb/固态Cu-Sn和Nb/液态Cu-Sn界面上Nb_3Sn晶粒的生长。实验表明:固态-固态界面上生长的晶粒尺寸虽小(约0.1μm),但Nb_3Sn晶粒的长大仍符合通常的固态晶粒长大规律;固态-液态界面上生长的Nb_3Sn分成两层,靠近Nb的内层晶粒细小,排列致密,外层晶粒粗大,分布零散,后者是前者经过溶解/沉积过程引起的,晶体形貌大多数呈菱形十二面体,部分呈正交平行六面体,说明Nb_3Sn的{110},{100}面的界面能低。     

高温超导体相对定量的磁通钉扎力分析

为了更准确地分析高温超导体在高温如液氮温区的磁通钉扎机制，基于Dew—Hughes模型，对传统的钉扎力标度方法进行了改进，发展了钉扎力密度的多源分析方法．在高温超导体中芯钉扎机制处于主导地位，由正常相和Ginzburg参量(△k)变化引起的点、面和体缺陷在改进分析方法中均将考虑．论中通过几个Bi-2223／Ag带材的钉扎力分析实例对传统的单函数方法和改进多源分析方法进行了比较．结果表明，采用多源分析方法可以更准确地给出样品中起作用的钉扎机制的信息，例如，样品中对磁通钉扎有贡献钉扎中心类型及其相对强度等．     

Nb_3Sn超导带材在高磁场下的临界电流

本文报告了扩散Nb_3Sn和气相沉积Nb_3Sn带材样品在4.2K、高磁场(～22T)下的临界电流测量结果,表明这两种材料具有良好的超导性能,在12T下,其Jc(Nb_3Sn)分别为3.0×10~3A/cm~2及2.9×10~5A/cm~2;在15T下分别为1.4×10~5A/cm~2及6.0×10~4A/cm~2.文中对测量结果进行了简要评价.     

添加元素Ti、In对Nb管富Sn法Nb_3Sn生长特性和超导性能的影响

采用Nb管和高Sn含量的Cu-Sn,Cu-Sn-Ti,Cu-Sn-In合金之间的内扩散法制备了Nb_3Sn多芯超导复合线,研究了Nb_3Sn反应扩散热处理条件和添加元素Ti、In对Nb_3Sn反应层生长动力学、组织结构和超导性能的影响。结果表明:母材中添加适量的第三元素Ti或In均提高Nb_3Sn反应层生长速率,与In相比,Ti的效果更为显著.添Ti样品的T_c值在母材添Ti量为0.4w/o处出现峰值,比末添Ti样品的T_c值升高0.3K.添Ti样品的H_(c2)(o)值随母材添Ti量增加单调提高,当母材添Ti量为0.76w/o时,其H_(c2)(o)值由未添Ti样品的21T提高到大约29T.在4.2K和15T脉冲背景磁场(脉冲上升时间t_m=10ms)下,添Ti和添In样品的J_c(non Cu)值分别可达6×10~4Acm~(-2)和2.5×10~4Acm~(-2).     

Nb_3Sn正常-超导转变时的比热反常

在16.0°K—20.3°K之间测量了Nb_3Sn样品的热容量。Nb_3Sn在临界温度附近的比热跳跃值ΔC=2.21(±5％)焦耳/克分子·度。样品的临界温度T_c=17.88°K,转变宽度ΔT_c≈0.2°K。ΔC值利用热力学关系式确定了Nb_3Sn在0°K时的热力学临界场H_0=5300奥斯特。 利用本文的结果和文献上关于热膨胀系数的跳跃值Δα及T/P值验证了热力学关系式。 扼要地描述了比热测量装置.     

熔融织构YBa_2Cu_3O_x中碰通钉扎的各向异性及211相对钉力的影响

通过测量不同温度的磁滞回线和不同温度、不同磁场下的磁弛豫，对熔融织构ＹＢａ２ＣＵ３Ｏｘ样品的钉扎各向异性及２１１含量对钉扎力的影响进行了研究（外加磁场分别平行和垂直于Ｃ轴），发现熔融织构样品的钉扎力具有强各向异性，这是由钉扎中心形状的各向异性导致的．临界电流随２１１含量的增加反而降低，表明在这些样品中２１１相颗粒及其周围的缺陷对磁通钉扎起负作用．仅当外场平行于ｃ轴时，才能观察到鱼尾效应，表明这些样品中至少存在两种钉扎中心．     

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)     

大尺寸YBa2Cu3O7-δ超导体表面磁场分布的实验研究及模拟计算

本文用8个微型霍尔探头在场冷到兴氮温度再瞬时去场条件下测量了一大尺寸圆柱状YBa2Cu3O7-δ超导体的表面磁场垂直分量的分布,并选取一个简单的电流模型做模拟计算,从所得到的样品中体电流的大小推算出样品的钉扎力密度,此方法有可能经改进成为检测大块超导样品的钉扎力密度的简便方法。