大电流Bi系超导电缆的研制

Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)高温超导体(HTS)很有可能成为一种实际应用的材料。特别是Bi2Sr2CaCu2Oy(Bi-2212)超导线材,除了其Tc比Bi2Sr2Ca2Cu3Oy(Bi-2223)以外,很有希望在诸如变压器、超导磁储能(SMES)和粒子加速器等大型功率的应用项目中使用,因为这种材料在低于30K以下的温度有高的钉扎势,并且线材加工容易。在Bi-2212导体的制造过程中,通常采用部分熔融和固化工艺。由于单根Bi-2212线材无论是电流载运能力,还是机械强度,均不能满足大型应用的要求,因此,在Bi-2212线材的大型应用中,线材必须绞缆。线材绞缆后,不仅可以…     

MgB2超导线材的机械性能

尽管MgB2超导线材的临界转变温度相对较低,但MgB2没有晶界弱连接,因而具有低的加工成本,相对于BSCCO和YBCO表现出明显的应用优势。目前,粉末装管技术(PIT)广泛用于制备MgB2带     

实用化高温超导材料的新进展

铋系(BSCCO)高温超导带材、钇钡铜氧(YBCO)涂层导体、二硼化镁(Mg B2)线带材以及铁基超导线带材是最具实用价值的高温超导材料。综述了上述超导材料的性能特点、制备工艺和应用进展,并对相关领域存在的问题及今后的发展方向进行了展望。     

钇钡铜氧超导厚膜的研究进展

YBa2Cu3O7-x(YBCO)涂层导体(也称第二代高温超导带材)在77 K下具有较高的不可逆场和本征载流能力,在强电领域有着广泛的应用。第2代高温超导带材是基于薄膜外延技术发展起来的实用超导材料,为使其尽快商业化,科学家们一直在不断探索研究YBCO的基础物性和成材机理。如何制备具有高临界电流密度的厚膜就成为当前YBCO高温超导涂层应用过程中亟待解决的关键问题。介绍了厚膜与临界电流之间的关系并综述了国际主流研究机构对YBCO厚膜的最新研究进展情况。     

MOD法制备Zr~(4+)掺杂的YBCO薄膜及其性能

通过在前驱溶液中掺杂乙酰丙酮锆(Zr(C5H7O2)4),成功地制备了掺杂YSZ的YBCO薄膜。该YBCO薄膜具有很好的面内和面外织构,通过SEM和TEM发现,在薄膜的表面均匀地分布着大小为10nm左右的YSZ颗粒。通过对掺杂的和未掺杂的YBCO薄膜超导性能的比较发现,经过掺杂的YBCO薄膜的临界转变温度(Tc)为90.5K,比未掺杂的YBCO薄膜(Tc=91.7K)下降了1.2K;掺杂的YBCO薄膜在自场下的临界电流密度(Jc)为3.31MA/cm2,比未掺杂YBCO薄膜的Jc(3.69MA/cm2)稍微有所降低,但是在外加磁场下,掺杂的YBCO薄膜的场性能远高于未掺杂的样品,在77K,1T磁场下的掺杂样品中,其Jc值是未掺杂的YBCO薄膜的2.5倍。     

超导电性应用技术进展和研发动向（Ⅰ）

不论在日本,美国和欧洲,都在开展有关“超导电性应用基础技术研发”和以应用开发为目标的“超导材料和装置研发”的工作。主要围绕着以下4个方面:(1)超导块材;(2)第2代导体;(3)超导装置;(4)超导电性应用基础。超导块材的发展YBCO已成为主要的块材,同时研究用Nd,Sm,Gd等替代Y。GdBCO的捕获磁场已达到3T,为YBCO的3倍。其技术关键在于,通过对超导块材进行真空环氧树脂浸渍,机械强度提高到了100MPa。环氧树脂浸渍YBCO超导块材的捕获磁场在30K下已达到15T。为此超导块材的性能已达到实用的水平,飞轮储能系统和高效磁分离系统有了真正的…     

数字化应用中的MgB2与高Tc超导材料对比

发现MgB2超导体已经一年了，在数字化应用领域和高Tc超导材料相比，MgB2超导体的应用前景如何呢？MgB2超导体的主要优点是晶界不形成弱连接，而且在450℃以上失镁，而YBCO在300℃左右失氧，也就是说YBCO失氧比MgB2失镁更容易，MgB2更稳定些。虽然，就目前情况看，用一步原位法(one-step in-situ)制备具有90K超导转变温度的YBCO薄膜要比制备具有39K超导转变温度的MgB2薄膜容易的多，但不排除过些年有定了功能回路的门数，而YBCO隧道结均匀性的改善特别缓慢，虽然15年过去了，改善并不大。发现MgB2超导体刚过去一年，虽然还没有…     

UPS电源用Nb3Sn超导磁储能器

为了改善电力供应的质量 ,可以利用超导电性。近来工业发达国家的研究小组正在开发相关的设备 ,如超导磁储能系统(SMES) ,飞轮储能系统 (FES) ,限流器以及地下传输电缆等。高性能青铜工艺Nb3Sn超导线不仅可以用来制作紧凑的高场磁体系统 ,而且因为它的超导转变温度为 18 3K ,所以可以在 10K左右的温度下工作。目前 ,新型制冷机的制冷功率在 10K时可以达到10W左右。 10K比Nb3Sn的工作温度 4 2K高出一个数量级。最近 ,芬兰塔姆佩尔(Tampere)技术大学设计制作并测试了一台 0 2兆焦耳传导冷却的Nb3SnSMES。实验中使用了青铜工艺Nb3S…     

Bi—2223磁体的制造和性能

铋系高温超导陶瓷发现以来，由于改进其材料的临界电流密度Jc的巨大努力，使短样Jc在自场和77K下达到了6.9~7.3×104Acm-2。铋带的高场应用取决于千米长带的高性能，在Bi-2223系统中，目前的长带Jc性能水平在自场和77K下达到1.2×104Acm-2(1260m)，1.8×104Acm-2(250m)，乃至超过2×104Acm-2。随着对带材工艺改进的理解，Jc还会有进一步的提高，也许还是数量级的提高。30K下Bi-2223的高载流能力有可能制造紧凑的无制冷机的磁体系统，因为容易运行，更为经济，比热高，热稳定性好，可实现快速励磁，这种无制冷机的磁体系统是有吸引力的…     

化学溶液沉积（CSD）法制备YBCO/Y2O3/YBCO薄膜

以Y2O3纳米颗粒伪层作中间层,用CSD法制备夹层结构的YBCO/Y2O3/YBCO薄膜。薄膜表面光滑致密,没有裂纹和空洞。XRD分析表明,YBCO/Y2O3/YBCO薄膜具有较强的c轴取向,其超导转变温度为92K,在60K零场下其临界电流密度达到6.9MA/cm2,表明YBCO/Y2O3/YBCO薄膜具有优良的超导性能。     

德国哥廷根大学在涂层导体研制中处于技术领先

由赫尔伯特·福瑞哈特教授(Herbert Freyhardt)领导的研究小组制作成功10m长YBCO涂层导体带，这是迄今为止报道的最好结果。他们在离子束辅助沉积带上用激光法沉积YBCO，制备出10m长，3.5mm宽的带，临界电流密度Jc达到2.23MA/cm2。首尾相连测量的临界电流为78A(77K，自场)。相当于223A/cm宽。他们还制备了一根1m长，1cm宽的带，这根带的涂层厚度为2.4m，首尾相连载流317A(77K，自场)。他们确信，可以将超导带的电流提高到400A，他们的目标是在1年半之内制出高质量的80m~100m长带。这钢基带，用离子束辅助沉积织构化的三氧化镱稳定的…     

采用全化学溶胶--凝胶工艺制备YBCO覆膜导体

采用TFA-MOD工艺在LaAlO3(100)衬底上制备了临界电流密度高达1.5 MA/cm2(77 K,0 T)的YBCO超导薄膜材料,其超导转变温度接近91 K;同时还在LaAlO3(100)衬底上采用溶胶-凝胶工艺制备了具有高度外延取向的Ba0.5Sr0.5TiO3缓冲层材料,在此基础上采用TFA-MOD工艺沉积的YBCO超导薄膜也获得了高达0.25MA/cm2(77 K,0T)的临界电流密度.     

可用于THz探测器的百赫兹高频脉管制冷性能

THz探测技术的发展对低温制冷技术提出了更为紧凑高效的需求,为了进一步减小低温制冷机的体积,提高制冷机运行频率是一个重要的方法。近期的研究表明,如果配合制冷机频率的提高,增加相应的充气压力,缩小制冷机的体积等可以使制冷机工作在百赫兹、甚至千赫兹的水平上,为低温制冷机走向微型化提供了参考。本文给出了世界上首例采用线性压缩机驱动的、运行在百赫兹以上频率,并在80K有2W制冷量的高效脉管制冷机,其无负荷制冷温度为50K,并且该制冷机具有快速降温的特点,从环境温度冷却到80K的时间为7min,达到50K仅需要11min。     

YBCO体材料的制备与临界电流密度

本文报道了烧结YBCO块材、Ag基YBCO复合带和熔融织构生长YBCO体材的制备方法、临界电流密度及显微结构。对于烧结YBCO块材,由于存在晶间弱连接问题,J_c仅在10~2—10~3A/cm~2范围(77K、0T),且对外磁场(在0—0.004T范围内)和样品尺寸十分敏感。粉轧工艺制备的Ag基-YBCO复合带材,其显微结构和J_c-H关系与烧结块材类似,由于带材中YBCO层的横截面积较小,与烧结块材相比,带材的J_c有一定提高,最高J_c值达6600A/cm~2(77K,0T)。熔融生长的YBCO体材,具有强烈的c-轴织构。这种结构的样品,其J_c值在77K,0T下大于35000A/cm~2,而在2T磁场下大于18000A/cm~2,显示出熔融织构生长工艺明显改善了烧结YBCO体材中所存在的弱连接。     

10K单级脉管制冷机性能研究

20K温区大功率低温制冷机在超导体冷却、液氢无损贮存和低温泵等方面有着广阔的应用前景。为了探索单级脉管制冷机的极限制冷温度同时提高脉管制冷机在20K温区的制冷量,本文开展了计算模拟和实验研究。回热器模拟软件REGEN3.2的模拟结果显示,在不同的冷端质量流量下,单级脉管制冷机所能达到的最低制冷温度均为9.5K。在此基础上,本文设计了一台单级脉管制冷机,对回热器冷端10～80K温区的回热材料作了进一步优化。采用由不锈钢丝网、铅丸和稀土磁性蓄冷材料Er3Ni构成的复合式回热器,该单级脉管制冷机获得了10.9K的最低制冷温度,这是目前公开报道的单级脉管制冷机最低制冷温度。该制冷机在20.9K可获得20W的制冷量或在29.9K可获得40W的制冷量,输入功率为7.5kW。     

熔融慢冷工艺制备的YBCO体材的临界电流密度

报道了采用熔融慢冷工艺制备具有织构生长的YBCO体材的方法。较详细地阐述了粉末烧结YBCO坯料在1100℃下的熔融分解和随后通过包晶反应温度及附近温区的缓慢冷却速度对织构生长的影响,还报道了采用熔融慢冷工艺制备的YBCO体材的临界电流密度。结果表明,熔融慢冷工艺是一种制备具有高J_c值的YBCO体材的有效方法,采用这种工艺方法已获得临界电流密度达63405A/cm~2(77K,1T。H∥ab面)的YBCO体材样品。     

电泳沉积法在Ni-W基带上制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导厚膜(英文)

研究La0.4Sr0.6TiO3(LSTO)缓冲层和YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导厚膜的低成本制备技术。采用X射线衍射分析LSTO和YBCO膜的晶体取向,利用标准四引线法分析LSTO薄膜的导电性能和YBCO厚膜的超导性能。首先采用金属有机沉积法(MOD)成功在Ni-W基带上制备取向较好、表面光滑致密的LSTO缓冲层;然后采用电泳沉积(EPD)技术制备YBCO超导厚膜。研究电泳沉积电压和沉积时间对YBCO涂层性能的影响。结果表明:138V下电泳沉积35 min所制备的YBCO涂层,临界电流密度可达600 A/cm2(0 T,77 K)。     

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 文章利用简易的固相反应法制备了YBa2Cu3O7 δ(YBCO)样品。利用FD TX RT Ⅱ高温超导转变温度测定仪测试YBCO样品的超导临界温度Tc为90 K左右，并绘制了YBCO的R T曲线和电镜图像。     

YBCO,Bi-2212,MgB2 3种超导体在不同环境条件下的稳定性比较

超导体在加工过程中必须保持其稳定性,否则会因相分解而引起性能退化。关于超导材料性能稳定性的研究工作已经广泛开展。通过研究YBCO和BSCCO在不同温度下与水的反应,发现它们在水中     

国外BSCCO HTS带材研究进展

评述了国外BSCCO高温超导（HTS）带材的最新进展。目前,工业轧制的Bi（Ph）－2223多芯带材短样的Jc（77K,0T）高达58000A·cm－2,千米以上长带的Jc（77K,自场）在1×104A·cm-2以上。用BSCCOHTS带村绕制的大线圈在20K产生了高达7T的磁场。在提高带材性能的同时,人们还研究成功许多制取BSCCO带材的改进工艺,其中,带材连续制取工艺可使BSCCO带的成本降低到一般产品的水平。