Bi(Pb)-2223在部分真空中的生成温度

高温超导Bi1 6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10+x/银(Bi(Pb)-2223/Ag)是大规模电力应用最有希望的候选者.制造这种带材的关键步骤是超导前驱物的合成、生坯带的制造和使生坯带获得传输性能的处理.生坯带采用如下两种方法制造:a)在纯银(99.99%)基带上涂复前驱物,例如电泳沉积(EPD);b)将前驱物嵌入银护套中,例如粉末装管法.生坯带的处理是将前驱物转变成Bi(Pb)-2223相和同时连接这些高Tc(～105K)晶粒.因此,Bi(Pb)-2223/Ag复合线中Bi(Pb)-2223的形成条件对于改善这些超导体的性能是最重要的.     

Bi-2223的机械性能及改善

PIT法加工的Bi-2223单芯多芯带的机械性能日本最近在"先进材料和标准凡尔赛计划(VAMAS)"框架下,由8家研究单位联合,对粉末装管法(PIT)制备的单芯和多芯Bi-2223/Ag带材进行了拉伸试验的循环比对测试.发现单一氧化物(Bi-2223)芯的带材拉伸曲线可分三个阶段:首先是非常窄的弹性阶段;然后进入第二阶段,此时应力-应变曲线斜率逐渐减小;最后出现宏观屈服和弹性变形阶段,此时能看到多重开裂现象.     

弯曲应变对Bi2223/Ag带材临界电流的影响

本文主要研究了Bi223/Ag带材的弯曲应力-应变特征及弯曲疲劳对其在77K自场下临界电流的影响。分析临界电流Ic降低的原因是应变和热循环引起的超导陶瓷芯内部的微裂纹。实验研究发现当带材的弯曲应变超过0.3%以后,Ic显著降低;当带材受到多次弯曲时,前四次弯曲会使Ic急剧降低,然后Ic降低非常缓慢。因此,在实际应用过程中,应使Bi223/Ag带材的弯曲应变不超过0.3%,且在Bi223/Ag带材的生产和使用过程中,均应尽量减少其弯曲的次数。     

连续致密 Bi 系/Ag 基超导复合带的制备

用电流加热熔化涂层法制备出结构致密、涂层均匀的 Bi 系/Ag 基超导复合带。条带可连续制备,且有较强的抗弯曲性能,在3mm 弯曲半径下不出现裂纹。热外理后样品的扫描电镜(SEM)形貌分析、EDAX 成分分析及表面 X 射线衍射结果表明,复合带界面结合紧密,超导层结构致密,成分均匀,而且组织有明显的织构特性。经860℃,50h 处理的样品,在零磁场、77K 下,临界电流密度为2.2×10~2A/cm~2。     

(Bi,Pb)-2223带材超导芯部的熔化分解及其再形成

分析了(Bi,Pb)-2223高温超导材料传导性能进一步提高的影响因素,阐述了熔化处理对改善(Bi.Pb)-2223带材芯部微观结构的优越性.结果表明,传统的(Bi,Pb)-2223相非平衡成相机制严重制约了熔化处理工艺的效果,确立了(Bi,Pb)-2223相从液相中可逆再形成的可能性,研究了不同条件下(Bi,Pb)-2223相熔化分解-再形成的相演变特征.在适当温度下,(Bi,Pb)-2223相部分熔化分解,生成一种类似于2212化学计量比的液相及碱土铜酸盐2:1-AEC和14:24-AEC,对于其与液相或熔体之间平衡转变关系的建立极为重要.     

Bi2223/Ag高温超导带材失超传播特性研究

对高温超导Bi2223/Ag带材在自场、气冷环境条件下的失超传播速度进行了实验研究,并比较分析了不同传输电流条件下带材失超的最小触发能量。实验结果表明:Bi2223/Ag高温超导带材的失超传播速度范围在0.1—0.6 cm/s,其失超传播速度与传输电流大小有关,与触发能量无关,带材载流越大,失超传播越快;存在最小传输电流48.5 A,带材失超传播在该电流值以下被截止。     

热压处理对室温轧制Ag/Bi(2223)超导带材显微组织的影响

采用SEM和TEM观测了经热压处理后的Ag/Bi(2223) 带材(Jc＝56000A/cm2,在77K、自场)和只经过室温轧制处理的带材.与室温轧制的带材比较发现:即使在临近第二相的区域,热压处理后的带材结构也非常密实;热压处理后,晶体缺陷诸如裂缝、亚晶界、残余无定形态和中间相等,易阻碍或中断电流传输的缺陷显著减少;热压处理后带材的位错密度基本相同,但在某些区域分布不均匀或呈网状结构;在一定方向上晶界能捕获途经它的位错;热压过程促使第二相部分转变为超导相Bi(2223),进而提高带材的载流能力.     

Bi-2223/Ag超导带微观结构均匀性及电性能的改善

目前,一般都用粉末装管法制备覆Ag的Bi-2223超导带.先驱粉装入银管后,经拉伸和轧制将复合体加工成带.一般经过2次烧结热处理,而且这2次热处理之间进行一次机械形变.     

高温超导线圈绕制工艺及性能测试研究

针对高温超导用Bi系高温超导带材,对其在77 K自场下和应变疲劳下的临界电流进行了测试。介绍了超导限流器用大型高温超导线圈及绕制工艺,在77 K自场下对比研究了双饼线圈、螺线管线圈的V-I特性曲线;通过反复试验得到了最佳接头焊接工艺,满足了磁体稳定工作的条件。结果表明:当弯曲次数小于或等于10次时,高温超导带材的临近电流不受径向弯曲次数影响;绕制的高温超导线圈性能良好,77 K自场下的临界电流为168.12 A,当焊接温度达到493 K、搭接长度4 cm、焊料Sn_(63)Pb时焊接效果最佳。     

基于弯曲实验的DP980力学性能研究

目的 针对仅通过单向拉伸实验无法准确表征金属板材在弯曲成形过程中的力学性能变化的问题,研究通过弯曲实验获取材料力学性能参数.方法 对高强钢DP980展开力学性能测试研究,主要通过弯曲实验对材料弯曲变形过程中形成的弯矩曲率进行测试,将得到的弯矩曲率转化为应力-应变.分别将弯曲和拉伸得到的应力-应变数据导入到三点弯和辊弯成形有限元仿真中,预测板材的成形角度.结果 DP980弯曲变形时的屈服强度要大于轴向拉伸时的屈服强度;分别利用弯曲和拉伸实验测得的应力-应变数据进行仿真,与三点弯实验结果对比发现,采用弯曲实验得到的应力-应变数据对回弹量的预测偏大,而利用拉伸实验得到的应力-应变数据进行仿真,仿真得到的回弹量则偏小,弯曲实验下变形过程中的应变变化数据更加符合真实过程,与辊弯实验对比发现,利用弯曲实验数据进行仿真可以更准确地预测V形板的最终成形角度.结论 相较于单向拉伸实验,通过弯曲实验获取的材料力学性能参数可以更准确地描述材料在三点弯、辊弯成形过程中的力学性能变化.     

Ag/Bi-TiO_2的制备及光催化气相甲苯性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备Ag/Bi-TiO2光催化剂,通过XRD、SEM、BET及UV-VisDRS对催化剂进行表征,并对其可见光催化气相甲苯的活性进行了考察。结果表明,与纯TiO2相比,Ag/Bi-TiO2光催化剂的晶粒粒径减小,比表面积增大,同时Bi—O—Ti键以及Ag杂质能级的形成,拓宽了TiO2的光吸收范围,减少了光生电子-空穴的复合几率,提高TiO2的光催化活性。当焙烧温度为450℃时,0.001Ag/0.05Bi-TiO2光催化剂(n(Ag)/n(TiO2)=0.001,n(Bi)/n(TiO2)=0.05)对甲苯的降解效率能达到77.7%,比纯TiO2提高了72.6%。     

钛合金薄板带热沉钨极氩弧焊的应变场

采用数值模拟和试验相结合的方法对比研究了钛合金常规钨极氩弧焊(GTAW)及带热沉的钨极氩弧焊,即动态控制低应力无变形(DC-LSND)GTAW焊接过程中纵向应变场的形态与发展历史.DC-LSND GTAW焊接过程中,由于紧随热源之后热沉冷却介质的急冷作用,使得热沉作用部位产生强烈收缩,热源与热沉之间的极大温度梯度,对高温金属产生较强的拉伸作用,使得焊缝中拉伸塑性应变增大,近缝区压缩塑性应变减小,焊缝与近缝区的不协调应变减小.DC-LSND焊时,不但可以降低残余应变,减小变形;而且,在所选用的焊接条件下,DC-LSND GTAW焊缝中甚至还可获得拉伸的不协调应变.     

35 kJ高温超导磁储能(SMES)的热输运实验研究

研制了中国首台高温超导磁储能直接冷却系统,该系统不使用低温液体(液氦、液氮).在10-3Pa的真空度下,高温超导磁体线圈由1台单级GM制冷机从室温293 K冷却到19 K,Bi2223电流引线由另一台制冷机冷却到77 K以下.整个系统在通140 A直流电流的时候产生了4.5 T的磁场.系统连续运行480 h(20 d),磁体和低温系统各参数动态特性良好.实验研究表明,控制系统的漏热,优化磁体内部导冷结构,有效减少热传导部件的接触界面热阻是制冷机直接冷却高温超导磁体的关键技术.     

Cu-Fe-Ag原位复合材料的组织和性能

系统研究了合金元素Ag对Cu-Fe原位复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响规律.采用熔铸-形变法分别制备了Cu-12wt%Fe、Cu-14wt%Fe-1wt%Ag、Cu-14wt%Fe-3wt%Ag和Cu-11wt%Fe-6wt%Ag 4种原位复合材料.测试了不同应变下材料的抗拉强度和电阻率.采用扫描电镜(SEM)观察了材料的微观组织演变和拉伸断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了Fe和Ag在Cu基体中的分布.结果表明,添加Ag可以细化初生的Fe枝晶,强化Cu基体,降低高温下Fe在Cu中的固溶度,材料的强度和电导率同时得到提高.但添加Ag后,材料的塑性变形能力降低,在较低的应变下,拉伸试样的断口就表现出剪切断裂特征.     

热处理气氛对Bi2223带材中Bi2201相的影响

采用常规的形变热处理工艺制备Bi2223带材,通过X射线衍射仪、超导量子干涉仪和标准四引线法研究热处理气氛对带材中Bi2201相含量及载流能力的影响.结果表明,Bi2201相是影响带材临界电流的重要因素,而热处理气氛影响Bi2201相含量,通过一种复合热处理(热处理过程中使用2种气氛)可以消除带材中的Bi2201相.优化热处理工艺后,带材临界电流从78A增加到103A.     

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.     

HIPS/SMA/CG-ATH纳米复合材料性能研究

采用熔融共混法制备出了高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/苯乙烯接枝马来酸酐(SMA)/CG-ATH纳米复合材料,研究了SMA的加入量对复合材料阻燃性能、力学性能和界面粘结性能的影响.结果表明,SMA的加入可以提高复合材料的阻燃性能、拉伸性能和弯曲性能,但对复合材料冲击性能的提高没有产生明显的效果;SMA的加入有助于强化纳米CG-ATH在HIPS基体中的分散性及其与HIPS基体间的界面粘结性.     

超薄铜铝复合电缆带的制备及其力学性能研究

针对电缆带以铝节铜的市场需求和超薄铜铝复合板带制备技术缺乏的现状,提出了包含叠轧的多道次累积轧制复合工艺,同时采用快速在线退火工艺成功制备了厚度为0.12 mm的超薄铜铝复合电缆带,并对其不同道次和不同退火工艺下的拉伸力学性能进行了分析.研究表明:采用高温短时在线热处理可以达到低温长时退火处理的效果;超薄铜铝复合带的力学性能对厚度特别敏感;改变初始坯料状态和降低中间退火温度可以改善最终复合带的力学性能.     

Ag/Bi2Sr2CaCu2Ox复合材料摩擦学特性

釆用固态反应法合成超导体Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi2212),使用摩擦实验机从液氮温度至室温对其摩擦学特性进行研究。研究表明：室温Bi2212与不锈钢盘对摩时摩擦系数约为0.35,当温度降至超导转变温度以下(液氮温度),摩擦系数大幅度降低至0.11,非常稳定。为改善Bi2212常温摩擦性能,添加Ag制备出Ag/Bi2212超导复合材料,XRD、SEM和EDS分析表明,Ag未进入Bi2212晶格,保证了Bi2212的超导电性,Ag的添加提高了复合材料密度和韧性,在正常载荷和滑行速度下Ag质量分数为10 %时摩擦系数为0.2,15%Ag/Bi2212磨损率最低,为9. 5×10-5 mm3 (N·m)-1。分布基体中的Ag能有效抑制裂纹萌生和扩展并在摩擦作用下向表面转移,在摩擦表面形成一层Ag转移膜,其低剪切强度起到很好的润滑作用,同时将摩擦产生的热量及时传导出去,使复合材料表现出良好的减摩耐磨性能。     

合金元素对Cu/Sn-/Cu回流焊焊点界面微观结构及剪切性能的影响

选用Sn64Bi35Ag1、Sn64.7Bi35Ag0.3和Sn99Ag0.3Cu0.7三种不同的钎料进行回流焊焊接试验,研究高Bi元素、低Ag元素钎料及低Ag钎料对Sn基钎料焊点微观组织及剪切性能的影响.结果表明:各焊点界面处均生成了 一层扇贝状的Cu6Sn5金属间化合物,在含Bi元素的钎料焊点中,Bi元素在焊点界面及内部聚集,导致界面处金属间化合物层的厚度增加,大量富Bi相呈脆性,降低钎料中的Ag含量对焊点中Bi元素的富集现象有减弱作用.Sn99Ag0.3Cu0.7钎料焊点界面处的金属间化合物层厚度最小,且焊点内部形成了细小的Ag3Sn相颗粒,共晶组织呈均匀分布,使得焊点剪切性能最优,其剪切强度达20.4 MPa.