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.     

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.     

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。     

用于限流器的Bi-2212超导筒的研制

采用部分熔化法在流氧气氛的旋转炉中 ,以 Ag箔为衬 ,成功制得直径 60 mm的 Bi- 2 2 1 2超导圆筒。加热初始粉到部分熔融状态 ,然后再冷却到 855℃以形成超导相 ,在富 N2 气氛下退火 ,并且从 70 0℃开始在纯 N2 气氛中冷却 ,这种工艺可以得到较好机械强度和外型的筒。XRD图象表明 Bi- 2 2 1 2筒中主要相为 Bi- 2 2 1 2超导相。 Bi- 2 2 1 2筒的临界电流密度为 1 0 0 Acm-2 ,Ic约为1 0 A     

加强型Bi-2212超导股线有限元拉伸性能分析

为探究加强型Bi-2212超导股线的力学性能以及不锈钢包带对超导股线力学性能的影响,运用Ansys软件建立加强型Bi-2212超导股线的三维模型,采用有限元分析方法,对其机械结构进行仿真,模拟高温高压热处理后轴向受拉形变量和应力应变分布情况。仿真结果显示,在同样施加100 N拉力的情况下,与超导原线（Bi-2212超导线）相比,密绕Ni₈₀Cr₂₀包带后的加强型Bi-2212超导股线轴向受拉形变程度减小,约10%;应力应变均降低,约30%。采用Ni₈₀Cr₂₀作为外包带制成的加强型Bi-2212超导股线力学性能显著,是未来超导线发展方向之一。     

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.     

Bi-2212线材的制备技术

Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi-2212)是唯一可制备成各向同性圆线的高温超导材料。基于其优异的工程临界电流密度和简单成材技术,Bi-2212线材已经成功应用于多种高场磁体。文章简述了Bi-2212线材的粉末套管技术中前驱粉、加工和高压热处理的研究进展,介绍了国内外线材最新性能和应用进展,并分析了高性能线材制备的关键问题。     

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。     

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。     

CICC型Bi-2212超导磁体绝缘纤维预处理方法研究

选择成分均为72%γAl₂O₃+28%SiO₂的氧化铝纤维制品作为Bi-2212超导磁体绝缘纤维材料并进行空气热处理除碳。采用强度测试、SEM、TG-DSC等测试手段,对三种氧化铝纤维制品(宽25mm/厚0.2mm氧化铝纤维带A、宽25mm/厚0.35mm氧化铝纤维带B和200tex/3股/捻度80氧化铝纤维束C)的热失重、纤维表面形貌、纤维强度进行分析表征。结果表明,其耐温性好,热失重过程并未发现晶相转变的吸放热峰。纤维经过空气热处理后,表面浸润剂氧化挥发,纤维裸露,无缺陷暴露,直径变化不明显,强度下降不超过25%,绝缘性能提高。分析结果表明,通过600℃、2h空气热处理可以有效提高氧化铝纤维绝缘性能。     

Bi-2212导体用铠甲316LN钢力学性能研究

下一代超导磁体系统有着大电流、高磁场的显著特点,中心场约为5-7T,而最高场达到15T。为了满足如此高的磁场强度,作者需要制作能够达到磁场15T,电流45k A,电磁循环万次后性能稳定要求的超导磁体。目前,Bi2212作为发展的一个方向。Bi2212能否开展高场导体的应用,需要对线材,铠甲材料,以及成型后的导体整体都进行一系列的测试。主要介绍了目前Bi-2212导体使用的铠甲材料——316LN的高温力学性能研究测试。并与其室温、低温力学性能进行了对比;在软件上模拟了高温、加压的情况下材料所受的应力情况,分析了铠甲是否能满足将来的高压热处理。     

A model of knock-out of oxygen by charged particle irradiation of Bi-2212

A model of knock-out of oxygen by charged particle (α and proton) irradiation of Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x (Bi-2212) is proposed on the basis of Monte Carlo TRIM calculations. In Bi-2212, the loosely bound excess oxygen is vulnerable to be displaced by particle irradiation. Binding energy and hence, displacement energy of this loosely bound excess oxygen is less compared to that of stoichiometric lattice bound oxygen and other atoms. The displaced or knocked out oxygen goes to pores or intergranular region and generates large pressure inside the sample. Because of porosity of the material, this displaced oxygen diffuses out and there is a net reduction of oxygen content of the sample. The irradiation induced oxygen knock-out is dominant in the bulk where nonionizing energy loss is maximum.     

Growth of Bi-2212 single crystals by a horizontal Bridgman method using different oxygen pressure

We compared the crystallinity of the Bi-2212 single crystals grown by the horizontal Bridgman (HB) method with those grown by the vertical Bridgman (VB) method in terms of resistivity, ρ. It was clarified that crystals far inside the ingot grown by HB method showed the equivalent crystallinity to crystals grown by VB method, whereas crystals near the surface of the ingot grown by HB method showed the similar crystallinity to crystals grown by TSFZ method, which is sensitive to the growth atmosphere.     

单块磁悬浮系统磁体和超导体的厚度优化

研究了磁铁厚度和YBCO超导体厚度对悬浮力的大小及系统动态特性的影响,通过分析得出磁悬浮系统中磁体和超导体厚度的最优值。通过悬浮力测试系统测得超导块尺寸为φ30mm×18mm时四块不同厚度的磁体的悬浮力以及磁体尺寸为φ30mm×10mm时六块不同厚度的YBCO超导体的悬浮力的大小;并在振动实验台上测试了上述情况下的振动特性。对动态曲线进行频谱分析,最终得出最优组合,从而对磁悬浮系统的磁体和超导体厚度进行了优化。     

铁基超导中拓扑量子态研究进展

铁基超导体和拓扑量子材料是近年来凝聚态物理两个重要的前沿研究方向.铁基超导体中是否能衍生出非平庸的拓扑现象是一个非常有意义的问题.本文从晶体对称性、布里渊区高对称点附近的有效模型以及自旋轨道耦合相互作用三个方面具体分析了铁基超导的电子结构的基本特点.在此基础上,重点阐述铁基超导的正常态、临近超导的长程有序态以及超导态中非平庸的拓扑量子态是如何衍生的;具体介绍了相关的理论模型以及结果,回顾了相关的实验进展,展望了该领域的发展前景.     

Heat propagation and stability in a small high Tc superconductor coil

Using a Bi-based small high T_c superconductor (HTSC) coil, we have studied its stability against a local disturbance and current-induced quench in the helium gas cooling condition. While the stability margin of HTSC coil against a local disturbance was very large, quench current was limited by a catastrophic temperature rise which originated from the nonlinear characteristic of the Joule heating. The crucial parameter for the quench becomes the nonlinear resistance in HTSC as a function of temperature and transport current. It has been shown that the dynamic characteristics of the quench can be described quantitatively by the simplified one-dimensional heat balance equation.