多芯NbTi/Cu复合棒的制造工艺改进和完善

本文是对传统制造工艺改进和完善,制造多芯NbTi/Cu复合棒研究实验.通过自设计制作一套组装工装成功两次组装8000芯NbTi/Cu复合大包套(φ220 mm×560 mm);利用非真空焊封工艺成功焊封多芯大包套;在挤压拉伸过程中增加了热等静压和扒皮工艺,提高了铜材洁净度及复合包套的填充系数;分析挤压过程中芯棒的变形行为规律:当包套填充系数＞93%时,挤压芯棒排列紧密,均匀变形;填充系数＜93%时,挤压芯棒出现不规则变形.     

“三测量点”确定NbTi/Cu复合超导线材分流温度

分流温度(Tcs)是指超导磁体在特定的工作磁场与电流下,当温度升高,超导体中的电流开始流向基体材料时的温度.本文测量了在不同磁场,不同温度时多个测量条件下ITER用NbTi/Cu复合超导线材样品临界电流密度的值,Jc=F(B,T);根据线材不同的使用条件,总结出三测量点确定NbTi/Cu线材分流温度的简便方法,对比导体短样分流温度的测量结果,进一步验证了三测量点测量线材分流温度并预测导体分流温度的可行性.它为线材制造商及时了解工艺改进效果提供了有力依据.     

过渡层厚度对Be/CuCrZr热等静压连接性能影响

在铍上用物理气相沉积(PVD)镀上10μmTi 和10μmCu,再添加不同厚度的(分别为0.00mm、0.25mm、 0.50mm、0.75mm、1.00mm)无氧铜作为中间过渡层,与CuCrZr/316L(N)复合板基座铜合金侧通过热等静压连接。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)与电子探针(EPMA)、X 射线衍射仪(XRD)、剪切试验等方法确定了界面组织与性能。试验结果表明：各厚度无氧铜模块连接成功,界面无裂纹、空洞等缺陷,钛铜间出现三层明显的反应层,分别为CuTi₂、CuTi 以及Cu₄Ti。添加无氧铜厚度越大,剪切强度越大。     

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采用了两步热等静压法制备W/Cu 穿管部件,即先用热等静压(930℃,100MPa,2h)在钨块的孔内壁上覆一层无氧铜作为中间层,然后再用热等静压工艺(600℃,100MPa,2h)把W/Cu 复合块与CuCrZr 管串接起来。经过高热负荷辐照测试,部件经受住了1000 次10MW•m−2 高热负荷的辐照,满足使用要求。     

退火对钛/铜热等静压扩散连接界面的影响

钛/铜(Ti/Cu)作为ITER 第一壁Be/CuCrZr 热等静压连接中间过渡层,形成了多层中间金属相结构,容易在Ti/Cu 金属相之间产生裂纹等缺陷。采用CuCrZr 代替Be,经过与Be/CuCrZr 相同的热等静压工艺,制作了多个CuCrZr/Ti/Cu/CuCrZr 连接件,对Ti/Cu 连接接头进行深入分析。对连接件分别进行未退火、400℃和500℃ 退火处理,去应力退火后对接头强度和缺陷分布的影响进行了研究。研究结果表明,中间钛层的两侧都形成了三层Ti/Cu 扩散层,分别为Cu₄Ti、CuTi 和CuTi₂。纯铜侧的Cu₄Ti 厚度比CuCrZr 侧的厚,使得裂纹几乎全部分布于铜侧的Cu₄Ti 与CuTi 交界处,拉伸样品极易在此处发生脆性断裂。随着退火温度升高,裂纹的产生和扩展减少。     

MRI用低铜比NbTi超导线材组织和性能

本文以高均匀性Nb47Ti合金锭和高纯无氧铜为原材料,制备了铜比为1.0,Φ0.846mm的MRI(Magnetic Resonance Imaging)用低铜比NbTi/Cu超导线.研究了最终应变和间隔应变对MRI用NbTi/Cu超导线微观组织和临界电流密度的影响.测试结果表明:时效3次时,最终应变在3.0~4.4之间,随最终应变增大,临界电流密度呈先增大而后降低,最终趋于稳定的变化规律;最终应变相同的条件下,增大间隔应变会导致临界电流密度的降低.经过工艺优化后,临界电流密度最高为3208A/mm2(4.2K,5T,判据0.1μV/cm).微观组织观察表明:临界电流密度最高时,α-Ti沉淀相呈褶皱弯曲状,并弥散的分布在β-NbTi基体之上.     

范性形变对NbTi合金超导转变温度的影响

研究了时效热处理的Nb50wt％Ti和Nb46.5wt％Ti合金在经历不同程度最终冷变形后,它们的超导转变温度的变化。研究发现:当最终真应变≥2.5时,NbTi合金(420℃×40h三次热处理)的超导转变温度随最终真应变增加而线性下降。针对该实验结果,本文在理论机制上进行了探讨。     

用于核聚变装置的W/Cu 穿管部件的制备与辐照性能研究

采用了两步热等静压法制备W/Cu 穿管部件,即先用热等静压(930℃,100MPa,2h)在钨块的孔内壁上覆一层无氧铜作为中间层,然后再用热等静压工艺(600℃,100MPa,2h)把W/Cu 复合块与CuCrZr 管串接起来。经过高热负荷辐照测试,部件经受住了1000 次10MW•m⁻² 高热负荷的辐照,满足使用要求。     

W/Fe/CuCrZr热等静压模块组织及性能分析

为实现面向等离子体材料钨(W)和热沉材料铜铬镐(CuCrZr)合金的可靠连接,对纯铁(Fe)作为W/CuCrZr合金热等静压连接中间层的可行性进行了探索性研究.在850℃/150MPa/135min的热等静压参数下制作了W/Fe/CuCrZr合金的实验模块,分别对连接界面进行了焊接界面、微观形貌、组织成分及剪切力学性能...     

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为了分析ITER第一壁模块试制过程中Be/Cu界面经热等静压扩散连接后出现的不可接受的大尺寸缺陷,对Be/Cu连接失效的模块进行了破坏性试验.首先采用线切割对模块进行解剖,并对连接界面缺陷区域及非缺陷区域通过金相观察、SEM观察及能谱分析进行对比,初步确定了界面连接的失效机理.     

钙和铈二元掺杂对钇钡铜氧超导体性能的影响

本文用固相反应法制备了Y1-xCax(Ba1-xCex)2Cu3O7-δ(x=0～0.1)一系列样品.利用X射线衍射法(XRD)对其粉体的物相进行了表征,发现随着掺杂量的增加,样品的晶体结构有从正交相向四方相转变的趋势.采用标准四端引线法系统的测量了样品的超导电性,发现随着掺杂量的增加,样品的超导转变温度呈逐渐降低的趋势.并对实验结果进行了详细的理论分析.     

利用高压热处理技术提高Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流

提高临界电流密度(Jc)对促进Bi-2223/Ag高温超导带材的应用有着重要意义.在常压热处理条件下所制备的带材中存在大量的裂纹、孔洞和第二相颗粒等,这些因素都会对带材的超导连接性能产生破坏作用.我们成功建立了一套可用氧气氛的热等静压设备,工作气压和温度可同时达到15MPa和850°C.通过引入裂纹愈合热处理过程,我们成功对带材进行了高压热处理,所得样品中第二相颗粒和裂纹数量大幅度降低,77K、自场下的临界电流相比常压热处理样品提高了20%左右.     

控轧控冷技术应用在Bi-2223／Ag超导带材制备过程中的研究

控轧控冷技术在钢铁中厚板材的应用已趋成熟，采用控轧控冷技术制备的中厚板材具有组织均匀、晶粒细小、机械性能高等优点．Bi-2223／Ag超导带材制备过程需经过多次反复的热处理和中间轧制过程，本文结合控轧控冷工艺特点，通过控制带材中间轧制制度和控制热处理冷却速度，研究了压下量和冷却条件对Bi-2223相变和其微观结构的影响，并借助SEM、XRD等方法对带材样品进行了观察，实验结果表明：合理的控轧控冷条件能够改善Bi-2223／Ag的微观结构并能够有效提高其电性能．这为控轧控冷技术在Bi-2223／Ag超导带材制备中的应用提供了初步理论依据，同时为形变热处理工艺提供了新的优化方向．     

内锡法Nb_3 Sn超导线材的A15相成相动力学研究(英文)

为研究Nb3Sn超导材料的A15相成相动力学,设计并制备了四组单组元内锡法(MEIT)超导线.这四组MEIT导线设计了不同的Sn/Cu比,并在一组导线中合金化掺杂了1at%Zr,,所有导线样品先经历210℃/50hr+340℃/25kr的Cu-Sn合金化热处理,然后进行A15相成相热处理.选择四种反应温度:650℃,675℃,700℃和725℃,以研究成相热处理温度和时间的影响.用SEM技术测定所有热处理样品的A15相层厚,然后对不同温度下的热处理时间作图,并进行非线性拟合.所得结果表明四种因素促进了A15相的增长:增加反应温度,延长反应时间,增大Sn/Cu比率和合金化掺杂zr;内锡法Nb,sn超导线材的成相动力学服从Yn=K(T)t变化关系,A15相生长指数n值受热处理温度和Zr掺杂的影响.     

基于Matlab/Simulink的电压型超导储能功率调节控制仿真

本文首先对电压型超导储能（Voltage-Superconducting-Magnet-Energy-Storage,简称VSMES）功率调节系统（Power-Conditioning-System,简称PCS）的原理进行介绍,并运用Matlab/Simulink仿真分析软件,针对三相电压型超导储能功率调节系统的控制过...     

用模/数(A/D)转换技术研究白炽灯灯丝电阻率与温度的关系

利用A／D转换技术．记录刚刚熄灭的白炽灯灯丝在降温过程中的电阻。结合牛顿散热定律，验证订丝电阻率与温度的线性关系。     

生长速率对低压MOCVD外延生长GaAs/Ge异质结的影响

采用自制的液相金属氧化物化学汽相沉积(LP-MOCVD)设备,在Ge(100)向(110)面偏9°外延生长出GaAs单晶外延层,对电池材料进行了X射线衍射测试分析,半峰宽为52″.讨论了外延生长参量对GaAs/Ge的影响,表明抑制反向畴不仅与过渡层有关,而且与GaAs单晶外延生长参量有关.适当的生长速率可有效地抑制反向畴的生长.     

电流转移对MgB_2/Fe超导带材失超传播速度的影响

在MgB2/Fe超导带材中,Fe包套与MgB2超导芯的交界处有很薄的反应层,其主要成分为Fe2B和FeB,其电阻率很高,导致当电流在基材和超导芯间转移时存在一个转移长度,在这一长度上会产生电压分布并伴随有焦耳热产生,从而影响到带材的临界电流测量和热稳定性.本文使用分布电阻模型分析了MgB2/Fe超导带材中的电流转移特点,推导出电流转移长度的公式及由于电流转移产生的焦耳热.并把电流转移产生的焦耳热加入到MgB2/Fe超导带材在绝热条件下失超传播的一维分析当中,推导出失超传播速度的公式,对超导带材失超传播速度的传统计算公式进行了改进.本文对研究MgB2/Fe复合超导带材的热稳定性分析及MgB2超导带材的实用化具有参考价值.     

利用微带谐振技术研究MgB2/Al2O3和YBa2Cu3O7-x/LaAlO3超导薄膜的微波性质

利用微带谐振技术研究了MgB2/A12O3和YBa2Cu3o7-X/LaAlO3(YBCO/LAO)超导薄膜的微波性质.一个颗粒尺寸模型被用来分析超导薄膜的穿透深度和表面电阻.结果表明,对于高质的YBCO/LAO,微波性质主要由颗粒决定.对于低质的MgB2/Al2O3,该薄膜的微波性质主要由颗粒边界决定.