高温超导带材性能测试装置的设计北大核心

高温超导带材通流能力Ic是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、磁场强度、以及磁场应加角度,都会对Ic产生非常大的影响。为量化测定高温超导带材在复杂磁场,温度环境下的性能,设计了一套可提供4T背景磁场的性能测试装置。该装置可提供0~4T任意角度磁场、20K^77K任意温度环境、0~1000A稳定通流能力的平台。     

高温超导带材通流能力测试平台的设计

高温超导带材通流能力I_c是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、会对I_c产生非常大的影响。为量化测定高温超导带材在不同温度环境下的性能,设计了一套可提供高温超导带材样品性能测试的装置。该装置可提供20~77K任意温度环境、0~1000A稳定通流能力的平台,为高温超导带材性能测试提供平台。     

高温超导带材最优焊接长度设计

高温超导体在需要高磁场的环境中变得越来越有吸引力,其相较于低温超导体有更高的临界磁场上限.在现今高温超导研究领域,高温超导带材以及线圈之间大多都需要焊接,而焊接电阻的存在严重影响了高温超导体工作时的稳定性与持续性.本文针对两种不同规格的第二代高温超导带材YBCO,在同种焊锡下设计不同的焊接长度进行实验,对实验的结果进行分段分析,根据实验结果,得到不同焊接长度下第二代高温超导带材YBCO的焊接电阻分布,利用最小二乘法拟合出焊接电阻-焊接长度的分布函数.提出了一个新的指标Rd用以表征焊接电阻随焊接长度的变化趋势,并且用黄金分割法求出随着焊接长度的增加,焊接电阻变化率的分布情况.进一步得出了各种焊接电阻变化率条件下的最优焊接长度.着重分析了两种规格的高温超导带材YBCO分别在不同的焊接长度条件下的焊接电阻变化情况,最终得到不同规格高温超导带材YBCO分别的最优焊接长度选择方案.     

YBCO高温超导带材低温临界性能测试方法

介绍了一种临界电流测试系统,用于研究钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同温度以及不同磁场强度环境下的临界电流特性,该系统基于四引线法,其主要包括一孔径70mm、最高磁场16T的背景磁体以及低温杜瓦;Keithley 2182A纳伏表,PCI-9114数据采集卡搭建的数据采集系统,以及Lakeshore 340温控仪的温度控制系统。利用该系统进行YBCO带材分别处于平行场及垂直场时不同温度及磁场强度环境下的临界电流测试,得到了YBCO带材在低温环境下的临界电流特性,为YBCO带材的应用及研究提供依据。     

二代高温超导带材耐高温性能研究

通过有限元软件对由20层高温超导带材所制成的超导叠带在覆铝时的温度分布进行模拟,模拟结果表明在覆铝过程中两侧带材均会经历420℃以上的高温。对几种高温超导带材在不同温度和持续时间下,对其ReBCO侧、哈氏合金侧和双侧分别加热进行高温实验,测试得出了各带材临界电流的退化情况。实验结果表明,高温对带材造成了性能退化,不同样品的带材性能退化程度不同。     

侧向压力下高温超导带材性能研究

主要探究了REBCO涂层导体和BSCCO多芯带材在侧向压力下载流性能的变化情况。BSCCO在室温下力学性能强于77 K温度下,而REBCO带材力学性能77 K温度下强于室温下;REBCO带材在一定程度上性能恢复能力强于BSCCO。因为制备工艺的差异导致BSCCO带材n指数在侧向压力下,其n指数比REBCO相对稳定的下降。     

二代高温超导带材耐高温性能研究

通过有限元软件对由20层高温超导带材所制成的超导叠带在覆铝时的温度分布进行模拟,模拟结果表明在覆铝过程中两侧带材均会经历420°C以上的高温.对几种高温超导带材在不同温度和持续时间下,对其ReBCO侧、哈氏合金侧和双侧分别加热进行高温实验,测试得出了各带材临界电流的退化情况.实验结果表明,高温对带材造成了性能退化,不同...     

高温超导长带材临界电流测试的带材保护

在高温超导长带材临界电流测试中,超导带材常因测试电流及接触电阻所产生的高温而损坏。通过实验及计算,得到测试中超导带材所能承受的最大损耗功率Pc,以及测试电路所允许的最大接触电阻Rcon。并根据最大损耗功率Pc及最大允许接触电阻Rcon,提出了一种有效的带材保护方案。具体保护方案、实验数据及计算结果均展示于论文中。     

高温超导材料特性测试装置

高温超导电性是物理学的前沿课题,具有重大的应用前景。低温的获得和控制、各类温度传感器和液面计的特性、电阻的四引线测量法、乱真电动势的判定和消除、数据的计算机处理等,都是物理实验的重要内容。利用精心研制的装置所做的实验,有利于培养学生严谨的科学态度和求实精神。     

高温超导带材的交流损耗

介绍了交流损耗的物理机制及其与外场强度、频率等物理量间的关系 ;给出了单芯及多芯超导体中的交流损耗的实验结果及理论描述 ;指出了交流损耗研究中尚存在的某些问题。     

YBCO高温超导带材低温临界性能测试方法北大核心

介绍了一种临界电流测试系统,用于研究钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同温度以及不同磁场强度环境下的临界电流特性,该系统基于四引线法,其主要包括一孔径70mm、最高磁场16T的背景磁体以及低温杜瓦;Keithley 2182A纳伏表,PCI-9114数据采集卡搭建的数据采集系统,以及Lakeshore 340温控仪的温度控制系统。利用该系统进行YBCO带材分别处于平行场及垂直场时不同温度及磁场强度环境下的临界电流测试,得到了YBCO带材在低温环境下的临界电流特性,为YBCO带材的应用及研究提供依据。     

漫谈第二代高温超导带材

正一、高温超导材料的问世超导现象是1911年荷兰低温物理学家昂内斯(H.Onnes)发现的,他在莱顿实验室研究液氦温度下的物性时,发现汞在极低的温度下,其电阻突然减小为零,而且去掉外电场后,电流可以持续流动。后来经过长时间多次实验验证,他确定发现了一个新的现象——并将此现象称之为超导现象,从此揭开了超导研究的帷幕。1933年德国物理学家     

高温超导带材绕组失超检测平台搭建与测试分析

探讨了超导线圈失超特性、失超检测的基本原理;提出了一种创新型的检测方法—电压差相位检测法。在此基础上,重点描述了在LabVIEW中的G语言编程环境下,基于电压差相位检测法设计出的失超检测系统,以及其在单机测试和NI开发平台中的测试结果,验证了电压相位差检测法的可行性、优越性。将该方法与已有的失超检测方法进行比较后,证明了本方法在检测精度、运行环境等方面优于现有方法,并且完全适用于超导电机和超导变压器。     

高温超导带材最优焊接长度设计北大核心CSCD

高温超导体在需要高磁场的环境中变得越来越有吸引力,其相较于低温超导体有更高的临界磁场上限.在现今高温超导研究领域,高温超导带材以及线圈之间大多都需要焊接,而焊接电阻的存在严重影响了高温超导体工作时的稳定性与持续性.本文针对两种不同规格的第二代高温超导带材YBCO,在同种焊锡下设计不同的焊接长度进行实验,对实验的结果进行分段分析,根据实验结果,得到不同焊接长度下第二代高温超导带材YBCO的焊接电阻分布,利用最小二乘法拟合出焊接电阻-焊接长度的分布函数.提出了一个新的指标Rd用以表征焊接电阻随焊接长度的变化趋势,并且用黄金分割法求出随着焊接长度的增加,焊接电阻变化率的分布情况.进一步得出了各种焊接电阻变化率条件下的最优焊接长度.着重分析了两种规格的高温超导带材YBCO分别在不同的焊接长度条件下的焊接电阻变化情况,最终得到不同规格高温超导带材YBCO分别的最优焊接长度选择方案.     

高温超导涂层带材接头工艺研究进展

二代高温超导涂层带材因其具有较高的临界温度、临界电流密度和工程临界磁场,被认为是绕制下一代高场强超导磁体最具潜力的材料之一。带材接头对于磁体研制必不可少,其制作工艺和性能测试方法成为国内外许多研究机构的关注重点。文中综合目前高温超导涂层带材接头相关的研究进展和成果,对包括涂层带材的工业制备现状、带材接头焊接工艺、性能测试方法、仿真建模研究等几个方面进行了概述。     

高温超导带材焊接接头电阻研究

针对高温超导一代Bi2223/Ag带材、二代YBCO带材的焊接问题,理论计算分析了搭接长度、焊锡层厚度对带材接头电阻的影响,并对焊接长度对接头电阻的影响进行了实验验证。实验结果表明:增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,两种超导带材的接头电阻皆同焊接搭接长度成反比。当焊接长度在3—5cm,焊料厚度在微米量级时,Bi2223/Ag带材、YBCO带材各自之间的接头电阻在液氮温度下均可控制在10-8Ω左右,能够满足超导装置稳定运行的要求。     

高温超导带材接头焊接技术研究

焊接技术是高温超导带材实际应用中的关键技术,焊接温度、焊料、搭接长度等工艺环节对带材接头性能都有一定的影响.本文针对高温超导一代Bi2223/Ag带材和二代YBCO带材的接头焊接工艺进行了系统的实验研究,包括焊接温度对带材性能的影响、不同焊料及搭接长度对接头性能的影响等.实验结果表明:一代Bi2223/Ag高温超导带材在400℃焊接温度以内载流能力不会发生明显退化,而二代YBCO带材对温度较敏感,在200℃以上带材性能会出现明显退化;在Bi2223/Ag及YBCO带材各自的焊接温区内,不同焊料对带材接头性能有一定的影响,但液氮温度下接头电阻均能达到10-8Ω量级,其临界电流与带材短样相比无太大变化;两种超导带材的接头电阻均与焊接搭接长度成反比,适当增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,提高带材接头性能.     

液氮温区下高温超导带材力学性能测试技术及标准化研究

高温超导带材在液氮温区下的力学性能对其实际应用有重要的影响.为此2016年IEC/TC90第5工作组组织了国际相关科研机构和带材供应商共9家单位对5种REBCO带材和1种BSCCO带材的液氮温区力学性能进行了循环比对实验.我单位作为国内参加该循环比对实验的唯一机构,截至2017年初完成了上述样品共20余次有效拉伸实验的测试.根据KIT提供的《Guideline of RRT for Tensile Test on Practical REBCO and BSCCO Wires at Cryogenic Temperature》,我们确定了液氮温区下具体的拉伸试验条件,包括引伸计的选择,样品的装载、冷却方式,拉伸和卸载的速率等.我们获得了样品的应力应变曲线,并计算出弹性模量和0.2%塑性延伸强度(包括E0,Eu,Rp0.2-0,Rp0.2-u).研究表明,除Theva公司提供的REBCO超导带样品,该测试规程下获得重复性较高的应力应变曲线,且弹性模量和0.2%塑性延伸强度均具有较小相对标准不确定度,这将为国际标准的建立提供重要的实验参考.     

高温超导带材制备工艺的发展现状

由铋锶钙铜氧(BSCCO)制成的铋系带材、由钇钡铜氧(YBCO)制成的钇系带材和二硼化镁(MgB_2)线带材是目前实用化程度最高的三种高温超导带材。制备工艺是影响其性能的主要因素,随着传统工艺的发展和新工艺的应用,高温超导带材在制备规模和性能上均有明显提升。热等静压技术解决了铋系带材的致密性问题,高质量4 mm宽铋系带材的临界电流I_c可达200 A,且通过封装增强层可应用于各种复杂的工作环境。薄膜沉积工艺的优化与开发使钇系带材的制备取得了突破,国内外已有多家公司可提供千米级的商用钇系带材,且带材的I_c普遍达350 A/cm以上,正朝单根1 000 A/cm的目标迈进。先进管线成形工艺的应用使MgB_2的单根制备长度增加了数倍,在低温强磁场下的性能优势,使其有望成为该环境下的主流产品。     

高温超导带材的弯曲通流特性研究

高温超导带材的弯曲通流特性决定了超导线圈的临界电流大小。文中针对典型的铋系和钇系高温超导带材,设计了一套测量其弯曲通流能力的装置,研究了77K、自场下高温超导带材在不同弯曲直径下的临界电流,以及双面弯曲再拉直情况下临界电流的恢复特性,并对实验结果进行了分析。