共沉淀Bi-2212粉末与商用粉末的性能对比研究北大核心CSCD

要实现Bi-2212超导线材的大规模应用必须提高线材的电流传输性能.为进一步改善Bi-2212前驱粉末的性能,采用共沉淀技术制备了Bi-2212前驱粉末.对比了共沉淀粉末与商用前驱粉末的微观结构、杂质含量以及相应线材的载流性能,结果发现共沉淀粉末中小且少的第二相粒子,有利于减少最终线材内的第二相粒子,提高最终线材的载流性能.共沉淀粉末中Bi-2212晶粒尺寸较大,存在更多的Bi-O滑移面,粉末更易加工,从而得到银超界面光滑、晶粒排列整齐、载流性能优异的Bi-2212线材.最终共沉淀粉末Bi-2212线材的载流性能比商用粉末线材的性能高约35%.     

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.     

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-2223喷雾热分解粉末热处理工艺优化

Bi-2223带材目前在电流引线、超导电机、超导电缆、超导限流器等领域实现了许多示范性应用,载流性能是表征其性能的重要指标,而高质量的前驱体粉末是最终带材性能的关键保障.本文选用具有工艺简单、粉末效率高、批次稳定性好等优点的喷雾热分解法制备的Bi-2223前驱体粉末,利用TG-DSC、XRD、SEM等测试手段对低氧条件下不同保温时间烧结的粉末进行分析,并结合最终带材的载流性能测试结果,获得了最优粉末烧结参数,为后续喷雾热分解粉末的进一步生成Bi-2223相以及高性能粉末的制备提供了依据.     

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。     

Bi-2212超导线材研究进展

Bi-2212高温超导材料在高磁场中具有优异的磁场载流能力,可制备成各向同性圆线,可以绞制成大电流的电缆导体,是大型强磁场磁体的首选材料之一.经过30多年的发展,Bi-2212超导线材的临界工程电流密度(JE)也已达到工程应用要求.综述了国内外近年来Bi-2212超导材料在载流性能、绝缘、内插线圈和热处理等方面的研究进...     

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。     

热处理条件对双粉工艺中Bi-2212粉末的相组成影响

实验研究了Bi-2212粉末在空气,8%O2和纯O2种处理的相组成特征,指出通过改变热处理温度和气氛可控制前驱粉中对2223成相影响较大的(Bi,Pb)-2212相,Ca2PbO4相,2201相和14∶24AEC等相.     

喷雾热分解分级收集对Bi2223前驱粉末的影响

采用喷雾热分解方法制备了Bi-2223前驱粉末,对不同收集容器中的粉末进行了SEM观察、XRD分析、TG-DTA分析以及ICP-AES分析,对比了不同收集器中的粉末在外观形貌、粒径大小、相组成以及含量、成相反应以及元素原子配比等方面的差别。最终发现采用分级收集的方法制备的前驱粉,不同收集容器中粉末在粒径大小、相组成、成相行为以及元素原子配比方面差别明显,且两种收集器中粉末各元素原子实际配比与原始设计配比相比,发生严重偏离,导致最终制备的粉末不适合制备Bi-2223带材。     

Bi-2212超导圆筒初始粉制备

为了提高应用于感应屏蔽型限流器的超导圆筒性能,也为了了解初始粉对部分熔融工艺参数,最终块材性能以及微观结构的影响.本文采用不同的初始粉制备工艺制备了Bi-2212初始粉,分析了初始粉的物相组成,碳含量,并应用部分熔融工艺烧制成超导块材.用扫描电镜观察了最终超导块材中的相和微观结构.标准的四引线法测得77K下自场的临界电流密度可超过1,000A/cm2.超导圆筒的临界电流达到200A.     

热处理条件对双粉工艺中Bi—2212粉末的相组成影响

实验研究了Bi-2212粉末在空气，8％O2和纯O2种处理的相组成特征，指出通过改变热处理温度和气氛可控制前驱粉中对2223成相影响较大的(Bi，Pb)-2212相，Ca2PbO4相，2201相和14：24AEC等相。     

收集方式对喷雾热分解Bi-2223 前驱粉末的影响

采用国产喷雾热分解设备制备了Bi-2223 前驱粉末, 分别选用一步收集和分级收集热分解后的粉末, 对不同方式收集的粉末进行了XRD 分析、SEM 观察以及ICP-AES 分析, 对比了粉末在相成份以及含量、 外观形貌、 粒径大小和元素原子配比等方面的差别, 最终发现采用一步收集方式采集的粉末在相组成、 成分均匀度以及原子配比方面均优于分级收集粉末, 一步收集方式更适合于收集Bi-2223 喷雾热分解粉末.     

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.     

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。     

TiB2掺杂MgB2超导线材临界电流密度和显微结构研究

以低碳钢管为包套材料,采用原位粉末套管法制备出5 mol%TiB2掺杂的MgB2超导线材.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析和标准的直流四电极电阻法分别测试了线材的物相组成、显微结构、化学组成和临界电流密度(Jc).结果显示,TiB2掺杂能够提高MgB2线材的Jc,使其达到了9960 A/cm2(6K,4.5T)和1110 A/cm2(6K,7T),比未掺杂线材分别提高了14%和26%.TIB2掺杂引起的MgB2晶粒减小,晶界面积增加和晶粒连结性改善,是Jc提高的主要原因.在未掺杂MgB2线材中还发现了微裂纹、MgO晶须等不利于超导性能的特殊显微结构.     

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.     

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。     

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。