超导多芯带材冷压成形的工艺参数研究

在Bi2223/Ag超导多芯带材的制备过程中，采用了冷压成形的加工工艺。介绍了压力、压下速率、摩擦系数等冷压工艺参数对带材临界电流Ic值的影响，本研究所得结果对进一步实现Bi2223/Ag多芯超导带材冷压工艺的优化具有指导作用。     

高压烧结对Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流与力学性能的影响

研究了高压烧结对Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流以及力学性能的影响。结果表明:高压烧结使带材的临界电流提升了30%,抗拉强度提升到104MPa,带材临界弯曲应变从0.54%提升到0.91%。采用XRD常规扫描、Omega扫描以及SEM等手段分析了带材电学性能和力学性能提升的原因。实验结果发现:高压烧结有利于Bi-2223相的形成,从而使Bi-2223的相含量增加,残余的Bi-2212相的含量减少;常压烧结和高压烧结后的带材中Bi-2223相晶粒的半高宽分别为6.5°和5.6°说明高压烧结的带材中的Bi-2223晶粒排列更加整齐;此外,通过观察带材的纵截面发现高压烧结使带材内部更加致密。正是三方面的共同作用大幅度提升了带材的临界电流以及力学性能。     

升温速率对Bi-2223带材载流性能的影响

研究了第一次热处理中的升温速率对Bi2223带材特性的影响,分别采用100、300和500℃/h的升温速率将带材加热到838℃,于空气气氛中保温50h,后经中间轧制,第二次热处理得到成品带材。试验发现升温速率影响带材热处理的鼓泡特性,同时对Bi-2223相的转化率、残余第二相的含量及Bi-2223的晶粒取向也有一定的影响。采用适当的升温速率(300℃/h)可以限制带材的鼓泡,改善带材的微观组织并提高临界电流(Ic),77K自场下的Ic可达101A,磁场下的载流性能也有一定改善。     

冷却速率对(Bi,Pb)-2223/Ag超导带材微观结构和性能的影响

研究了(Bi,Pb)-2223/Ag带材在第1次热处理后,不同的冷却速率对其输运性能和微观结构的影响。利用XRD、SEM等分析手段对样品进行表征。结果表明：随着冷却速率的降低,带材中的2201相不断减少直至消失,而Ca2PbO4相的含量却不断增加;与此同时,带材中第二相粒子的尺寸也不断增大。带材的输运电流测量表明,随冷却速率（对数坐标）的降低,样品的临界电流密度线性增加,同时,带材在磁场下的性能也不断提高。这是由于慢冷导致(Bi,Pb)-2223/Ag带材的晶粒连接性变好和磁通钉扎能力提高造成的。     

Bi（2223）／Ag带材均匀性连续检测

对超导Bi（2223）／Ag带来说，由于包套银和Bi（2223）超导陶瓷粉末间机械性能的明显区别，及加工变形工具中应力应变的不均匀分布，使得复合体的应变过程变得十分复杂，个别芯丝的变形变得不均匀，再加上2223相的片状晶特征和陶瓷芯丝在纽构方面和密度上的区别，使Bi（2223）／Ag带中的传输电流呈不规则分布，最终带子沿长度方向局部临界电流密度地会有差别，影响起导带整体的应用性能．为了改善这种不均匀性，提高其带材性能，人们采用各种手段研究带材的不均匀性，最近斯洛伐克的研究者介绍了他们采用四引线法结合合尔探头陈列组成的可…     

带阻挡层的Bi2223／Ag高温超导带材

为了降低Bi2223/Ag高温超导带材的交流损耗,科研人员在该种带材中加入了阻挡层。1997年,瑞士日内瓦大学凝聚态物理系应用物理组的R. Flukiger教授等人首先提出,随后迅速为人们所接受,成为能降低超导体交流损耗的一种有效的方法。到目前为止,人们在阻挡层材料的选择、材料厚度、显微结构及其对带材的交流损耗及超导性能等方面的影响都做出了许多有益的探索性研究,这些工作主要集中在欧洲。大多数研究小组重视Bi2223/Ag的高临界密度和长线化。引入阻档层的意义 在频率为f、峰值为△B的交变磁场下,多芯Bi2223/Ag超导体中的交流损耗…     

热处理气氛对(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Oy超导带材晶粒尺寸及相组成的影响

采用粉末装管法(PIT)制备(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Oy(Bi-2223)超导带材,通过X射线衍射仪、扫描电镜研究热处理气氛对Bi-2223晶粒尺寸、结晶度及相组成的影响.研究结果表明:采用空气热处理有利于Bi-2223晶粒的长大;采用7.5%O2-Ar气氛热处理带材中存在较少的非超导相,且Bi-2223的结晶度较高;通过一种复合气氛热处理(热处理过程中使用两种气氛),带材Bi-2223晶粒尺寸较大且非超导相较少.工艺优化后最终带材的临界电流密度超过20000A/cm2(自场,77K).     

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.     

退火处理Bi-2223/Ag超导带材

将经常规热处理制备而成的Bi-2223/Ag超导带材在某一温度区间再进行后退火处理,以改善带材中的Bi-2223晶粒之间的连接状况,提高带材的超导性能.然后用四引线法测量样品的临界电流及其在磁场中的角度依赖性,用XRD和SEM分析样品的微观结构.实验结果表明,后退火处理提高了Bi-2223/Ag超导带材的临界电流,改善了带材在磁场中的性能.     

电压引线距离对Bi2223/Ag带材I_c和n值测量结果的影响

研究了采用四引线法测量Bi2223/Ag带材的Ic和n值时,电压引线距离对测量结果的影响。实验结果表明,对于同一根Bi2223/Ag带材,在不同的电压引线距离下,采用四引线法测得的Ic和n值(尤其是最小值)结果不同;n值弱点对带材端对端n值的影响比Ic弱点对带材端对端Ic的影响更大;对于百米量级的长带,通过测量带材端对端以及抽样短样的Ic和n值,很难检测出弱点,必须采用四引线法在较小的电压引线距离下逐段检测或者采用非接触连续磁测法进行检测。     

复合Bi系超导多芯带材轴向荷载作用下的临界电流退化模型与分析

超导材料由于在外部载荷作用下表现出的超导性能退化效应严重制约了其工程实际应用。基于脆性纤维金属基增强复合材料损伤理论,应用Weibull分布函数建立了轴向荷载作用下的复合多芯Bi系超导带材的力学变形对临界电流影响的退化模型。给出了轴向加载和卸载过程超导带材临界电流随轴向应变的变化关系;并对超导带材不同初始损伤以及预应变情形下的临界电流随轴向应变的变化关系和退化进行了理论预测,能够给出与实验结果吻合良好的轴向应变对临界电流的退化影响。     

缺陷缠带防护层下碳钢的电化学行为

采用电流阶跃技术和电化学阻抗谱(EIS)方法研究聚烯烃缠 带防护层(Polyolefin Tape Protective Coating)的破损以及其与基体金属粘结力.提出用 阻值比系数K判断防护层缺陷状况.结果表明在破损孔存在条件下,防护层很容易从金 属基体剥落,失去防护作用.     

Application of shock waves for the improvement of current-carrying properties of YBCO(123) and Bi(2223) HTSC tapes in magnetic fields

Shock waves with a leading-edge pressure of ～10¹¹ Pa, which were produced in a plasma focus setup, were used to increase the critical current density in YBCO(123) and Bi(2223) HTSC tapes. It was shown that the effect of chemically inactive high-temperature high-density plasma on the HTSC tapes leads to an irreversible increase in the critical current in high magnetic fields. The improvement of the current-carrying properties of the YBCO(123) HTSC tape is confirmed also by the results of scanning Hall magnetometry at 77 K. In particular, in a field of 8 T applied perpendicular to the c axis (H ⊥ c), the increase in the critical current after shock-wave treatment is ～60%. In the case of the Bi(2223) tape, the critical current in a zero field in the sample portion subjected to shock-wave action was found to be twice as high as that in the untreated portion (100 and 50 A, respectively). The increase in the critical current can be related to a number of possible structural transformations of the superconducting core. First of all, an increase in the density of current-carrying core, which leads to an increase in weak bonds at grain boundaries, is possible. In this case, the formation of nanosized defects, which are responsible for an increase in the force of pinning of Abrikosov vortices, is also possible.     

浸镀铜前处理对铝合金表面Ni-P镀层结构与性能的影响

化学镀Ni-P是提高铝合金表面耐蚀耐磨性的主要方法之一,但施镀前通常要进行前处理,以去除表面氧化膜。以氯化胆碱-乙二醇低共熔体系为溶剂,CuCl2·2H2O为铜源,通过浸镀方法在铝合金表面制备铜层,再后续化学镀NiP,并与未经浸镀前处理和浸锌前处理铝合金表面的化学镀Ni-P层进行对比。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、动电位极化及ASTM D3359-93胶带测试法研究了不同前处理方法对Ni-P镀层结构和性能的影响。结果表明:与未经浸镀前处理和浸锌前处理相比,通过浸镀铜前处理的铝合金表面得到的Ni-P镀层呈常规的胞状颗粒结构,腐蚀电位与腐蚀电流分别为-0.343V和2.109×10-6 A/cm2,耐蚀性较好;根据ASTM D3359-93标准,镀层与基底的附着性为5B。     

风电机组关键部件磨蚀现状及防治研究进展

随着风电事业的迅猛发展,风电机组关键部件磨蚀问题日益突出,而关于该问题的全面综述鲜有报道,亟须系统分析总结风电机组磨蚀问题及防治手段,为解决长期困扰风电行业的磨蚀难题提供参考和建议。首先,阐述陆上及海上风电机组金属部件腐蚀磨蚀现状,统计国内典型区域非金属部件的磨蚀现状,分析其产生磨蚀损伤的机理,指出塔筒等金属结构件腐蚀磨蚀问题突出,叠加所在地的特殊区域环境,出现加速失效;齿轮等金属零部件的磨蚀损伤是进一步失效的诱发因素,表现出与承担功能相关的特有失效形式;非金属部件以叶片前缘的磨蚀最为突出,引起持续的发电量损失和维修费用激增。其次,分别综述风电机组金属部件和非金属部件的磨蚀防护技术,指出塔筒等结构件在普遍应用传统涂层保护的基础上,仍须探索包覆技术和附加防护装置等新的防护方式;叶片本体涂料防护技术相对成熟,但涂料防护和贴膜防护均无法满足叶片前缘全周期防护的要求。最后,分析总结风电机组关键部件磨蚀防治存在的主要技术问题,对后续的研究方向进行了探讨和展望,填补了风电机组关键部件磨蚀防治领域的综述空白。     

Ni-P-PTFE 化学复合镀工艺优化及镀层性能研究

目的研究表面活性剂FC4和PTFE添加量,对Ni-P-PTFE化学复合镀层质量和镀层中PTFE体积分数的影响规律以及对镀层的摩擦磨损性能的影响。方法改变镀液中FC4和PTFE添加量,获得不同的Ni-P-PTFE化学复合镀层,用扫描电子显微镜观察镀层形貌,用能谱仪并结合直方图方法测算镀层中PTFE的体积分数,研究镀层质量和镀层中PTFE的体积分数随镀液中FC4和PTFE添加量的变化规律,测试镀层的摩擦学性能。结果 Ni-P-PTFE复合镀工艺中FC4的用量为0.3 g/L时镀层表面质量最好,镀层中PTFE体积分数最大;PTFE体积分数为10%时Ni-P-PTFE复合镀层的磨损率最小。结论镀层中PTFE的体积分数随镀液中PTFE添加量的增加而增加,对镀层磨损率的减小存在最优值。     

Failure of Thermal Barrier Coatings Subjected to CMAS Attack

The effect of environmental deposits, such as calcium-magnesium-alumino-silicate (CMAS), on thermal barrier coatings (TBCs) of commercial grade was investigated in laboratory scale. A controlled CMAS infiltration was achieved through exposure of coatings to calibrated cement tape composites containing synthetic glass powder representative of CMAS. Tube furnace and cyclic thermal shock simulation equipment were utilized to melt the synthesized CMAS tape on coating surfaces. The resulting premature failures of coatings were investigated through study of the thermomechanical and thermochemical interactions between the coatings and CMAS deposit. It was found that the porous nature of the thermal-sprayed TBCs make them vulnerable to CMAS attack even before discernible chemical reaction starts. Possible mitigation approaches are proposed for a better coating life under such severe circumstances.     

“双粉法”制备Bi—2223／Ag带材中CaCuO2最佳含量的确定

采有“双粉法”制备Bi-2223/Ag带材,通过对2212和CaCuO2的不同配比研究,确定了双粉法中CaCuO2的最佳含量,实验结果表明：当前驱粉中CaCuO2相过量5%时,带材的临界电流密度比CaCuO2无过量时高10%左右。这主要是因为在反应过程中,过量的CaCuO2会提供较丰富的液相,促使2212→2223转变过程进行得更彻底。且转变速度提高;但过量值较大（10%～15%)时,过多的液相会导致杂相的偏聚,大尺寸的杂相粒子使其周围的2223相织克构度,晶粒连接性较差,带材的临界电流密度下降。