块状高温超导体应用的最新进展

熔融处理的最新进展使高临界电流密度(Jc)的大晶粒RE-Ba-Cu-O(RE为稀土元素)的生产成为可能。据最新报道,这种块状超导体能通过大电流,并且已成功地应用于具有最小漏热的超导磁体,其液氦消耗大大减少。大晶粒块状超导体通过与磁场的相互作用而显示出大的电磁力。大晶粒块状超导体能捕获若干忒斯拉的巨大磁场,这种捕获磁场的磁体对各种应用均很有吸引力。块状高温超导体如同其它超导材料一样,可在各种导体应用的工程项目中使用。1 无源应用超导轴承 超导轴承在块状RE-Ba-Cu-O作为定子和永久磁体为转子的装置中是一个简单的部件。…     

籽晶浸渗生长工艺制备银掺杂的YBCO块材

REBCO（RE为稀土）块材超导体比传统的铁基永磁体能产生更大的磁场。因为块材超导体产生的磁矩与流过样品的回路电流和电流流过的面积成正比,因此,近年来许多工作集中在提高样品的临界电流密度和增大样品的尺寸。目前（Gd—Y）BCO超导体在77K自场条件下临界电流密度（上）可以达到380kAcm^-2,     

高温超导体在磁应用方面的可能性

高温超导体在磁应用方面的可能性为实现能产生高磁场的超导磁体，要求提供临界电流密度高的线材和带材。目前正在开发使用Ｂｉ系超导带材制作的磁体在较低温（低于３０Ｋ）下的实用化。但Ｂｉ系高温超导体由于各向异性大以致难以在液氮温度和高磁场下通过大电流。而Ｙ系材...     

用热等静压在MgB2线中引入的晶体学缺陷的结构

最近,美国洛斯阿拉莫斯实验室的X.Z.Liao等用TEM详细研究了用热等静压方法在MgB2线中引入的缺陷的结构。因为新发现的MgB2超导体具有39K的超导转变温度,具有大的相干长度,较小的各向异性,低的制作成本等很多优点,使得它有可能在4K～30K温度范围,0T～12T磁场下的一些应用中替代低温超导体或Bi系高温超导材料。为了实际应用MgB2超导体,必须使制备的MgB2超导体在高磁场下具有高的临界电流密度,为此必须增加MgB2超导体中的钉扎中心。多种晶体学缺陷,如位错网、堆垛层错、晶界、非超导相等都可作为超导体中有效的磁通钉扎中心。在高Tc…     

高温超导块材磁体悬浮系统的振动特性

指出了非直接场冷磁化产生的高温超导块材磁体在应用磁场中实现了稳定的悬浮或悬挂现象。利用Lakeshore公司的电磁铁和场控仪产生的均匀磁场作为磁化外场时,单块YBCO高温超导块材磁化率为77.8%,在应用外磁场下实现稳定悬浮的磁化外场区间仅为0.057～0.121T。为了验证高温超导块材磁体悬浮系统的稳定性,使用了一个随机信号形式的激励源,其幅值在0～14.5N之间且频率范围为0～400Hz。振动特性分析表明,高温超导块材磁体悬浮系统具有低频共振高频隔振性能;系统共振频率和动态刚度随着磁体俘获磁场的增大而增大;系统的阻尼系数表现出明显的先增后减的非线性特征。当超导磁体俘获磁场为0.091T时,即悬浮间距8mm,HTSMagnet-PM系统表现出最佳的动态特性,抗外界干扰能力最强。因此,这种非直接的场冷磁化方式产生的稳定悬浮现象,使得引入块材磁体成为了高温超导磁悬浮系统中可行的能量储备或改善系统稳定性的方法。     

在烧结过程中控制MgB2磁通钉扎特性

为了用MgB２制做实用装置，必须制备在高磁场下具有高临界电流密度的MgB２超导材料。很多类型的晶体缺陷，例如堆垛层错、晶界、非超导第二相等都可起到有效的磁通钉扎中心的作用。为创造晶体缺陷，在超导体中起局域钉扎中心的作用，可以使用各种方法，例如化学掺杂、离子、中子、脉冲激光以及电子辐照等等。有些技术已在MgB２系统中获得了成功。可是，这些技术虽然提高了MgB２高磁场下的临界电流密度，但却降低了材料的转变温度TC。最近，美国洛斯阿拉莫斯（LosAlamos）国家实验室，超导技术中心研究出一种在烧结过程中直接产生有效的…     

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     

YBCO高温超导磁体线圈的设计与优化

基于YBCO涂层导体的临界电流特性,采用有限元数值计算法设计了一个螺管型结构的混合带材高温超导磁体线圈。根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场分量在线圈中的位置分布。为了进一步提高磁体的工作电流和储能量大小,在考虑到磁场分量最不利点位置分布的情况下,对涂层导体磁体的结构和形状进行了优化,其结果对涂层导体超导电力装置的设计和构造具有一定的指导意义。     

钐-123具有较高的本征Jc

据日本“超导新闻快报”报道，名古屋大学和IMURA材料研究与发展有限公司制造了一块直径30mm的SmBaCUO体材，该超导体材在60K捕获了5．4T磁场．名古屋大学研究工作者把这个大型Sm－123单晶的成功生长归于银的添加，因为添加银会增加体材的机械强度，因而减少了裂纹．Sm－123是新近研制的高温超导化合物之一．与YBCO相比，Sm－123在工业应用方面具有优越性，因为在一定的温度下，它具有较高的本征临界电流．如同Nd－123一样，Sm－123最好在无氧环境中生长．这种块材的生长较困难，不像YBCO那样在世界各地实验中均研究得很成功．尽…     

冷却速度对高能球磨法制备MgB_2块材的组织及性能影响

研究了不同的冷却速度下,采用高能球磨法制备的MgB2块材的组织结构及性能。研究表明,高能球磨法制备的MgB2块材的晶粒尺寸细小,晶粒呈近等轴状,晶粒连结性较好。冷却速度对MgB2超导体的临界电流密度和磁通钉扎有很大的影响,Jc-B特性曲线呈现鱼尾效应,表明晶界或非超导第二相(富B相)充当了磁通钉扎中心,提高了MgB2超导体在磁场下的临界电流密度。     

超导块材磁体在高温超导磁悬浮车系统中的两种潜在应用

研究了超导块材磁体在高温超导磁悬浮车系统中的2种潜在应用。高温超导YBCO块材经过Lakeshore恒磁场充磁机充磁之后,利用高温超导磁悬浮测试装置研究了其在永磁轨道上方的悬浮和导向性能;实验发现2种不同充磁方向励磁的块材磁体表现出明显不同的行为,其中一种对悬浮力帮助比较大,另一种则对导向力帮助比较大。这一结果可以为某些特殊需求(如重载、弯道运行等)的高温超导磁悬浮车系统设计提供一定的实验依据。     

烧结工艺对多芯MgB2线材磁通钉扎特性的影响

MgB2 超导电性的发现引起基础研究和应用研究的广泛兴趣。至今高临界电流的MgB2 块材、薄膜、线材和带材 ,都有报道。对制造电缆和磁体的实际应用而言 ,关键是开发带材和线材 ,其中最根本的是确定MgB2 的磁通钉扎特性 ,因为磁通蠕动越过钉扎中心将限制临界电流密度。为了理解磁通钉扎基本机理 ,从而提高载流能力 ,重要的是研究抵抗磁通运动的激活能。有人研究了采用先位法 (ex -situ)制备的铁基四芯MgB2 线材的磁通钉扎特性 ,采用 2根线材 ,通过测量其温度—电阻变化和电流—电压特性 ,发现其一 (B线 )在 8T高磁场下都有高的传输特性 ,…     

V_3Ga 和 Nb_3Sn 多芯超导体的脉冲磁场损耗和临界电流密度

过去,许多 A15超导体交流损耗的研究都是在场强最大为几千高斯的磁场下进行的,因为人们对 A15超导体在能量传送线方面的应用更感兴趣。在这里超导体只暴露于传导电流的自场中。扩散技术是制造 A15多芯超导体的一种方法,人们对于它们在场强大于10万高斯的磁场中,并且在有磁场随时间变化的分量存在情况下的应用,特别感兴趣。本报导将提到在托卡马克核聚变磁体中,Nb_3Sn 或 V_3Ga 优于 NbTi 材料。这首先表现在它们具有较高的 Tc(H)值,即有较高的防止热扰动的稳定性。而且,希望扩散反应的方法能够导致突破50赫兹大磁场的振     

多芯绞缆化合物超导体

因其优良的超导性能,人们期望把 A-15化合物超导体用于需要比合金超导体所能达到的磁场更高的各种用途中。但是化合物超导体的机械脆性往往在将其加工成线材时引起一些问题,并且这一障碍阻止了它的广泛应用。最初,人们曾设想用图1a 中所示的单芯带状结构来解决脆性化合物超导体的机械问题。这种结构的 Nb_3Sn 和 V_3Ga 导体现已实际应用了。近来发现,Nb_3Sn 带能产生158KG 的高磁场,而 V_3Ga 则能产生175KG 的高磁场。但是在采用这些超导体的磁体设计中,一个共同的技术问题是由它们的结构上的各向异性所造成的不稳定性。单芯带状导体对与其平面相平行的磁场是稳定的;但当磁场垂直于平面时便     

提高Cu/MgB2线的传输临界电流

为使MgB2超导体能满足商业化应用的要求，必须制作出具有高不可逆线和高临界电流密度，并且在导体整个长度上具有均匀特性的坚固耐用的复合超导体。目前制作MgB2超导体常采用2种粉末装管技术(PIT)，一种是原位工艺(in-situ)，另一种是前位工艺(ex-situ)。原位工艺是将镁粉和硼粉(1∶2)混合作为线芯，反应生成MgB2，而前位工艺使用已经反应生成了MgB2的粉。MgB2超导线的不可逆线比较低，最近有实验报道认为通过对MgB2块材进行中子幅照可以改善不可逆线。奥地利大学原子能研究所最近采用原位工艺制备了Cu/MgB2线，并对样品进行了中子…     

高温超导故障限流器

随电网能力的增加,发展故障限流器（ＦＣＬ）是紧迫的任务。超导故障限流器（ＳＦＣＬ）的原理是：当通过超导体的电流一旦超过其临界电流Ｉｃ,或脉冲磁场超过其临界磁场时,超导体就从超导态变为正常态,由于瞬间的电阻增加限制了故障电流,直至最终被与超导体串联的常...     

一种制造方法给超导体的应用带来了希望

美国 IBM 公司的科学家 C.C.崔博士研究的工艺方法,给超导体的潜在应用带来了希望。他已发现一个能扩大应用到输电线及强磁体方面的超导材料的制造方面。超导输电线在理论上讲可以不损失能量地输送电力。随着大约15年前实用超导材料的发现,超导磁体已广泛应用,特别是应用于高能粒子加速器上。这些磁体可产生强磁场,一旦这种磁场建立后,就可不再需要外部能量。     

Cu／Fe／MgB2超导线的交流和直流损耗

目前,MgB_2超导体的研究关注点主要集中在3个方面:临界温度Tc;不可逆场Hirr;临界电流密度Jc和磁场的关系。尽管Nb基A-15型超导体和MgB2超导体的晶体结构和电子结构有很大不同,但是在钉扎机制以及受钉扎机制所制约的Jc和磁场的关系方面,这2种超导体非常相似。在具有高密度缺陷的MgB2薄膜中,Jc和磁场的关系曲线具有一个很高的平台,这说明如果进一步引入纳米尺寸的缺陷,从原理上讲还可以进一步提高MgB2涂层导体的性能,甚至可能超过Nb3Sn。Nb3Sn和MgB2超导体的临界电流数据在10T几乎重合,这说明MgB2超导体具有很好的应用前景。英国剑…     

MgB2／Cu线圈的研究进展

从发现具有39K超导转变温度的MgB2超导体至今,在制做各种类型MgB2实用导体方面已取得很大进展,特别是在提高各种金属外壳MgB2线材的临界电流密度方面的研究更引人注目。过去已报道过的实验表明,MgB2超导线在4K～30K具有105A/cm2～106A/cm2数量级的相当高的临界电流密度,在磁场中也有尚佳表现。但是,所报道的实验结果几乎都是在几厘米长的短样品上获得的。回顾Bi系高Tc超导体,发现它之后没几个月就报道了高临界电流密度长线的实验结果。对比之下,可以看出制做长MgB2超导线的困难。要想使MgB2超导线有大尺寸的实际应用,必须制做出长线…     

粉末装管法Nb3Sn超导体反应热处理过程中的相转变

粉末装管法（PIT）制备的Nb3Sn股线由于能够提供高的临界电流和磁场,同时具有小的有效线径,可以用做下一代高场加速器的磁体。