NbTi超导体的新进展：（Ⅰ）常规NbTi超导体

ＮｂＴｉ超导体由于具有良好的机械、加工性能和超导性能，因此已得到了广泛应用。临界电流密度Ｊｃ是超导体应用过程中最主要的技术指标之一，因此提高ＮｂＴｉ超导体的临界电流密度Ｊｃ一直是ＮｂＴｉ超导体研究的热点。理论研究表明 ［１］，ＮｂＴｉ超导体的去偶电流密度极限约为１０~９Ａ／ｃｍ~２（５Ｔ，４．２Ｋ），然而目前实用ＮｂＴｉ超导线的Ｊｃ仅为３×１０~５Ａ／ｃｍ~２（５Ｔ，４．２Ｋ）。通过将ＮｂＴｉ超导体制成带材及多层薄膜导体，其Ｊｃ可达到这一理论极限的 ５％～ ２０％［２，３］。因此 ＮｂＴｉ超导体的研究主…     

拉伸和静液挤压的NbTi超导体临界电流密度

美国航天和航空局刘易斯研究中心和巴悌尔纪念研究所的研究者们认为,静液挤压能够提高断面收缩率,减少随后的拉伸道次。研究结果表明,在不采用最终退火时,静液挤压总是比冷加工好,从而得出了一个合理的结论,即静液挤压起到了冷加工加上热处理的作用。实际上,静液挤压和随后的拉伸、热处理得出了几乎等于完全拉伸和热处理线材的临界电流密度值;而且采用     

NbTi超导体的新进展——（Ⅱ）人工钉扎中心NbTi超导体

在提高NbTi超导体临界电流密度方面，人们已做了大量的研究工作，如改善NbTi合金的均匀性、元素添加、复合体的设计及组装方式、复合线的加工及热处理等等，最终的目的是在超导体中形成密度高、大小均匀的纳米级有效磁通钉扎中心。这些工艺技术都是间接地通过调整外部条件有限地影响内在因素，最终提高临界电流密度Jc。怎样才能更直接、更有效地实现NbTi超导体钉扎结构的最佳化，人工引入钉扎中心技术得到了应用和发展。人工引入钉扎中心即在NbTi超导体中直接加入不同于基体的钉扎材料，经过加工形成有效的磁通钉扎中心(Artificial Pin…     

钇对NbTi50超导合金塑性的影响

本文研究在含有间隙元素1500ppm的NbTi50合金中添加0.1、0.2、0.3wt％钇对合金塑性的影响。通过实验发现稀土元素钇可以使合金的晶粒细化,并改善合金塑性,当添加量为0.2wt％钇时合金塑性最好;经过化学分析和有关物理性能测试结果表明,在两种不同熔炼条件下稀土元素钇都没有使合金中间隙元素C、N、H、O的总含量减少,但合金塑性却得到提高。本文认为这是由于钇夺取了固溶于NbTi合金中的间隙原子,改变其存在形式,从而改善了合金塑性。     

成分及尺寸效应对低碳钢中析出相影响

通过小样电解试验、XRD、TEM对低碳钢中析出相进行了分析,研究了成分效应、尺寸效应对含钒、氮微合金低碳钢中析出相析出行为的影响。结果表明,低碳钢在相同控轧控冷条件下,尺寸效应对钒影响较大,随尺寸增大,32 mm钒析出率比22mm增加约30%,其中M3C形式析出增加20%以上,以MC形式析出增加约5%;随氮含量升高,22 mm中钒析出率增大,达到45%~50%,其中以MC形式析出率占30%~35%,以M3C形式析出率为13%~15%;增加钒含量,氮含量利用率明显提高;钒碳氮化物析出物以5~15 nm的细小颗粒为主,同时伴有少量大颗粒。     

复合加工的Nb—Hf/Cu—Sn—Ga超导体在高场下的载流能力

目前,在市场上已经可以买到用所谓复合法(青铜法)生产的、即通过银或钒芯与CU-Sn或CU-Ga合金基体之间的反应而制成的多芯Nb_3Sn和V_3Ga超导体。但是,大磁体系统所用的超导体,在高场下必须具有比现有的还要高的临界电流密度(Jc)。纯铌芯和Cu—Sn合金基体的复合加工的Nb_3Sn线在高于12万高斯的磁场下不能实用,因为     

6061铝合金均匀化过程中AlMnSi弥散颗粒的析出尺寸对再结晶行为的影响

利用力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析技术等手段研究了均匀化过程中AlMnSi弥散颗粒的析出尺寸对6061铝合金再结晶行为的影响。结果表明:AlMnSi弥散颗粒在均匀化过程中沿着铝基体[001]晶带轴析出长大,晶体结构为体心立方结构。随着均匀化温度的升高,弥散颗粒的析出尺寸逐渐增大,当AlMnSi弥散颗粒平均尺寸由0.07 μm增长到0.42 μm,最大尺寸由0.21 μm增大到1.12 μm时,力学性能则是先升高后降低。6061铝合金T6态组织仍为变形组织;AlMnSi弥散颗粒尺寸增大到1.12 μm,6061合金T6态组织中出现粗大再结晶,力学性能急剧降低。     

助焊剂和镶嵌温度对嵌入式NbTi超导线材表面及性能的影响

嵌入式NbTi超导线是将小铜超比的NbTi/Cu超导线材经过去油和助焊后,在高温锡液中嵌入U型铜槽中,从而获得大铜超比的NbTi/Cu超导线材。研究了超声波去油温度和乳化剂浓度对对超声波清洗后U型铜槽线表面质量的影响。研究表明,温度为50℃、乳化剂浓度为5%的去油溶液可有效去除U型铜槽线表面的油污和灰尘;进一步研究了不同浓度的前处理助焊剂“氯化亚锡+硝酸+异丙醇”对助焊后U型铜槽线表面状态的影响。研究表明,硝酸助焊后,表面粗糙度很差;氯化亚锡助焊后铜槽线表面粗糙度极低,无法进行热镀锡;而“300g/L氯化亚锡+15%硝酸+3%异丙醇”助焊清洗工艺配方的助焊效果最好。在优化出去油和助焊清洗工艺参数基础之上,采用不同锡液温度(360~500)℃进行镶嵌实验,并采用目测和扫描电镜来表征镶嵌线材表面质量。实验结果表明,锡液温度过低,线材表面镀锡不均匀,呈淡红色;锡液温度过高,线材表面易产生锡瘤;当锡液温度范围为(400~440)℃时,线材表面质量较好,无锡瘤、黑点、毛刺、露铜等表面缺陷,同时可以满足线材结合力和剩余电阻比的性能要求。     

时效时间对超低碳钢中铜析出的影响

采用JEM-2010高分辨透射电镜研究了超低碳钢固溶处理后时效过程中组织的变化及铜的析出颗粒结构。探讨了时效时间对铜偏聚区的影响。结果表明,过饱和铜的超低碳钢存在铜原子的偏聚区,随着时效时间的延长,铜原子通过扩散不断富集,铜原子偏聚区也由体心立方结构逐渐转变为面心立方结构。     

SAF2906双相不锈钢σ析出行为及对超塑性影响

对高温固溶之后的SAF2906双相不锈钢进行时效处理,固溶温度为1200℃,保温时间1h,时效温度为650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃和950℃,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)等方法观察SAF2906双相不锈钢中析出相的形态,用EDS能谱测量析出相中各化学元素的含量,通过恒温拉伸机对试样进行恒温拉伸,分析在不同实验温度下试样伸长率的变化。实验结果表明,在本实验条件下,σ相的析出量随时效温度的升高呈现先增大后减小的趋势,在850℃左右达到最大,SAF2906双相不锈钢中的σ析出相分布规律与同类型双相不锈钢有相似之处,形核位置大部分在α-铁素体内部和γ-奥氏体/α-铁素体两相之间,部分析出相出现在γ-奥氏体内部;σ相在超塑拉伸过程变形后期容易导致断裂,在变形温度为850℃与900℃时,试样伸长率分别可以达到382%和538%,当温度为950℃时,随着保温时间的延长,σ相在试样中的比例不断下降,同时试样伸长率不断上升,当保温时间长于5min,σ相比例下降到5%以下,此时伸长率可达1000%。     

颗粒尺寸分布对耐火浇注料性能的影响

以Andreasen方程为理论基础，通过测定不同颗粒级配浇注料的流动性及物理性能，研究了颗粒尺寸分布对浇注料性能的影响。结果表明：颗粒尺寸分布的不同会影响浇注料的流动性，合理的颗粒尺寸分布能改善浇注料的流动性，同时降低了浇注料的加水量。颗粒尺寸分布的不同还对耐火浇注料的常温物理性能有很大的影响；只有采用合理的颗粒级配才能生产出性能优良的耐火浇注料。证明了采用颗粒尺寸分布模型设计浇注料的颗粒级配是非常有效的方法。     

pH值对Bi-YIG纳米颗粒尺寸的影响

用共沉淀法制备了铋掺杂的钇铁石榴石(Bi-YIG)纳米颗粒.选择pH值分别为9,10,11和12进行沉淀.通过透射电镜(TEM)观察纳米颗粒的大小、分布,以及前驱体的结构,发现颗粒的尺寸随着pH值的增大而减小,当pH为12时达到最小,粒径在10 nm左右;前驱体的结构在pH值等于9,10和11时成网络状,并随着pH值的增大网络越来越连续,当pH值等于12时前驱体为一个个分散的颗粒.通过对前驱体结构的分析,分别从热力动力学和胶体化学两方面推测了pH值对颗粒大小及尺寸影响的机理.对不同pH值下制备的Bi-YIG纳米颗粒做了X射线衍射(XRD),并分析了pH值对石榴石相合成的影响.     

pH值对Bi-YIG纳米颗粒尺寸的影响

用共沉淀法制备了铋掺杂的钇铁石榴石(Bi-YIG)纳米颗粒.选择pH值分别为9,10,11和12进行沉淀.通过透射电镜(TEM)观察纳米颗粒的大小、分布,以及前驱体的结构,发现颗粒的尺寸随着pH值的增大而减小,当pH为12时达到最小,粒径在10 nm左右;前驱体的结构在pH值等于9,10和11时成网络状,并随着pH值的增大网络越来越连续,当pH值等于12时前驱体为一个个分散的颗粒.通过对前驱体结构的分析,分别从热力动力学和胶体化学两方面推测了pH值对颗粒大小及尺寸影响的机理.对不同pH值下制备的Bi-YIG纳米颗粒做了X射线衍射(XRD),并分析了pH值对石榴石相合成的影响.     

应变对Nb3Sn多芯股线载流能力的影响

采用Pacman弹簧装置测量了4.2 K,12 T条件下Nb3Sn多芯股线的Ic-ε特征曲线.材料轴向应变变化范围在-0.9%-+0.6%.通过偏量比例模型模拟了材料临界电流Ic随应变状态的变化规律.研究了轴向应变条件下超导材料载流能力(Ic)的衰退和Ig V-lg I曲线斜率n值的变化,通过临界电流随轴向应变的变化规律比较了不同制备工艺Nb3Sn股线的轴向应变敏感性.     

WC颗粒增强铜的载流摩擦磨损行为

采用粉末冶金法制备了碳化钨颗粒增强铜(WC/Cu)复合材料,研究了WC含量对WC/Cu)复合材料力学性能和微结构的影响,并考察了复合材料载流摩擦磨损性能。结果表明:随着WC质量分数增加,复合材料相对密度逐渐降低,硬度缓慢增大,电导率快速下降。WC含量较低时,大部分WC颗粒能较均匀分布于铜基体上;而WC含量较高时,WC颗粒的团聚现象较严重,团聚所形成的颗粒团体积较大。载流摩擦磨损测试中,随着WC质量分数增加,体积磨损率逐渐减小;未加载电流时,体积磨损率随载荷增大而增大;一定载荷和滑动速率时,复合材料体积磨损率随载流密度增加而增大。     

SAF2906双相不锈钢σ相析出行为及对超塑性影响

对高温固溶后的SAF2906双相不锈钢进行时效处理,固溶温度为1 200℃,保温时间1h,时效温度为650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)等方法观察SAF2906双相不锈钢中析出相的形态,采用EDS能谱测量析出相中各化学元素的含量,通过恒温拉伸机对试样进行恒温拉伸,分析在不同实验温度下试样伸长率的变化。结果表明,在本实验条件下σ相的析出量随时效温度的升高先增大后减小,在约850℃达到最大,SAF2906双相不锈钢中的σ析出相分布规律与同类型双相不锈钢相比有相似之处,形核位置大部分出现在α-铁素体内部和γ-奥氏体/α-铁素体两相之间,但有部分析出相出现在γ-奥氏体内部;σ相在超塑拉伸过程变形后期容易导致断裂,在变形温度为850℃与900℃时,试样伸长率分别可以达到382%和538%,当温度为950℃时,随着保温时间的延长,σ相在试样中的比例不断下降,同时试样伸长率不断上升,当保温时间达到5min时,σ相比例5%,此时伸长率可达1 000%。     

热处理温度对Bi2223／Ag—Au带材相组成及载流能力的影响

用形变热处理工艺制备了Bi2223/Ag-Au带材,通过X射线衍射仪、超导量子干涉仪及标准四引线法研究了第1次热处理温度对带材中的相成分及载流能力的影响.结果显示:热处理温度超过840℃时,带材中会出现Bi2201相;热处理温度太低时不仅带材成相速率慢,而且带材中会出现较多的第二相.第1次热处理后,Bi2223相的转化率应该控制在85%附近,Pb离子进入到Bi2212晶格内,带材中有最少的Bi2201相、最少的其它非超导第二相有利于带材最终性能的提高.     

铝对超高碳钢共析转变及先共析碳化物析出行为的影响

对不同铝含量超高碳钢进行了相平衡热力学计算、热处理工艺试验以及扫描电镜的微观组织观察,研究了铝对超高碳钢平衡共析转变、先共析碳化物的数量和析出行为的影响。结果表明,对超高碳钢进行铝合金化后,平衡共析转变扩展为一个温度区间（A1b～A1c）,共析转变的温度下限、上限和共析转变的温度范围均随铝含量的提高而增大;铝合金化使得平衡状态下的先共析碳化物数量减少,从而抑制网状先共析碳化物形成。碳含量低于1．6wt％,添加2wt％以上的铝,可以抑制超高碳钢先共析网状碳化物的形成。在同样的冷却条件下,添加铝使超高碳钢共析体片层间距细化。     

颗粒尺寸对SiC_p预制体孔洞特征的影响

采用20μm、50μm、100μm和150μm的4种Si C颗粒,模压成形法制备Si Cp预制体,通过TG-DSC分析制定了烧结工艺参数,研究了颗粒尺寸对Si Cp预制体孔洞特征的影响。结果表明,通过控制原材料质量配比和烧结工艺制备的Si Cp预制体,可以满足液态浸渗法制备复合材料的强度要求;Si C颗粒尺寸对颗粒堆积间隙及淀粉氧化分解产生的间隙膨胀作用有重要影响,当预制体的原材料质量配比和烧结工艺条件相同时,随着Si C颗粒尺寸增大,4组Si Cp预制体的孔隙率呈现先降低后略有提高的趋势,为防止预制体制备失效,要求控制小颗粒尺寸预制体的造孔剂含量不宜过高,而较大颗粒尺寸预制体的粘结剂含量不宜过低。