铋系高温超导带材的先进成形技术

铋系(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox(Bi-2223/Ag)高温超导带材的传统制备工艺难以实现其性能提升。为了改善带材综合性能,从超导带材成形过程中的缺陷及问题出发,介绍了高强度金属外包套材料、多芯线材跑道模拉拔和热等静压三种先进技术。提出了可应用于实际工程的方案,以提高铋系高温超导带材的力学性能。     

Bi系高温超导带材中的塑性微成形技术

随着塑性成形技术向着"极端"方向发展,塑性微成形方法的研究成为学术界和工业界中的前沿领域之一,Bi系高温超导带材作为目前唯一的一种已实现工业化生产的超导材料,它的加工过程就是典型的多芯多场塑性微成形过程;文章从实验和计算方面介绍该塑性微成形的特征,涉及超导粉体材料的本构行为、拉拔和轧制的加工过程,并对Bi系高温超导带材中的塑性微成形的研究现状进行评述.     

Bi系高温超导带材冷压压力的优化研究

进行了Bi系高温超导带材冷压压力的优化研究。研究表明 ,采用合适的冷压工艺 ,可以制备较高性能的带材。优化的冷压工艺参数是第 1次压力为 2GPa左右 ,第 2次压力为 2 .5GPa。     

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。     

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。     

Bi-2223/Ag超导带材交流磁化率的标度行为研究

对Bi-2223/Ag多芯高温超导带材的交流磁化率的标度行为进行了探讨研究.测量了在外加磁场垂直于带材表面时,样品的交流磁化率与温度和磁场之间的关系.结果表明,外加交流磁场对实部和虚部的影响非常显著,交流磁化率的实部和虚部的转变宽度强烈依赖于外加磁场的大小.选择虚部峰值处的温度作为缩放参数,对实部和虚部的测量结果进行归一化处理,结果发现在外加磁场为(325～32.5)×10~(-4) T的条件下,所测量的全部交流磁化率的实部和虚部曲线都可以约化为一条曲线,得到一个普遍的标度律关系,在50～100 K的温度范围内,该交流磁化率的标度律关系与试验数据非常吻合,根据这一特性,推导出了铋系多芯高温超导带材的临界电流密度方程.     

多芯铋系超导材料轧制过程中的变形分布研究

塑性变形是铋系超导带材加工的必要手段,多芯超导体在成形过程中的变形分布对成形质量具有重要影响。文章对多芯超导带材在轧制过程中不同加工道次变形横截面的形貌进行处理,给出了超导带材多芯的变形形貌及其变化规律,涉及各超导芯在轧制过程中的轧制方向和横向的应变分布;并结合塑性加工的变形理论对分布规律进行分析。取得的研究结果可以为开展铋系高温超导带材的数值模拟提供实验基础,并为改进超导带材生产工艺、提高带材性能提供重要参考。     

专利信息（Ⅰ）

一种铋系高温超导线／带材及其制备方法;一种NiTi合金立方织构基带及其制备方法;     

Bi系高温超导带材冷压压力的化研究

进行了Ｂｉ系高温超导带材冷压压力的优化研究。研究表明，采用合适的冷压工艺，可以制备较高性能的带材。优化的冷压工艺参数是第１次压力为２ＧＰａ左右，第２次压力为２．５ＧＰａ。     

Bi-Sr-Ca-Cu-O高温超导材料的连接技术

Bi-Sr-Ca-Cu-O（BSCCO）高温超导材料在电力工程中拥有广阔的应用前景。本文全面概述了国内外研究Bi系高温超导材料连接技术的现状和不足，重点介绍了BSCCO带材常规冷压成形后再高温反应退火的扩散焊连接技术，另外，阐述了近几年采用高温加压直接扩散连接的最新研究成果。     

高温超导体材应用进展和展望

评述了有关高温超导体材料应用的研究动向,着重介绍了高温超导传输和配电电缆、大电流引线、变压器、故障电流限制器、磁共振成像仪磁体、高温超导电机和超导磁性储能等热点项目的优势和国内外进展,并讨论了材料产业部门在此形势下,高温超导材料研制应有的对策。     

高温超导带材经高压液氮浸泡后的性能研究

高温超导带材一般运行于高压液氮的环境中,较大的压力可能会导致液氮渗透至带材内部。当带材由低温回温至室温时,汽化的液氮会对材料造成损伤。本文通过对不同工艺的高温超导带材进行高压液氮浸泡和回温处理,观测其性能的变化并研究相应的保护措施。     

1MJ/0.5MVA/10kV SMES测控系统研究

主要研究超导磁体系统的检测方法、2kV脉冲磁体的过压、过流和失超保护方法、系统的故障诊断方法及其与SMES系统的协调控制方法。并研制了一台超导磁体系统的测控装置,应用于1MJ/0.5MVA/10kVSMES示范工程,通过系统挂网运行检验了其设计的合理性。     

35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器的高温超导磁体

介绍了35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器中超导直流励磁磁体的仿真、设计、制作及相关实验,该磁体使用了17.6km超导带材,额定安匝数为141000安匝。利用磁场仿真计算获得磁场分布,并根据磁场分布及超导带材磁场下Ic的衰减特性,采用多饼串并联结合的方法优化磁体设计,既降低了磁体中的感应电压,保证了磁体的励磁能力,增强了磁体的稳定性,又节约了材料与成本。通流实验和磁场测量检验了设计方法的正确性,证实了磁体通流能力满足设计要求。     

传输电流法测量Bi2223／Ag多芯高温超导带材的交流损耗

利用传输电流法设计了一套高温超导体自场损耗测量系统,样品上负载的传输电流幅值可以达到100A,频率在0.5Hz到1000Hz之间任意可调。测量了Bi2223/Ag高温超导带材在77K不同频率条件下的自场交流损耗,并将实验结果与Norris方程的预期值进行了比较,发现当传统电流的频率较低时,Bi2223/Ag的交流损耗主要是磁滞损耗;而当频率较高时耦合损耗不能忽略。     

配电网中高温超导储能系统(HTS-SMES)的电力集成应用

提出了一种用于配电网模块式集成的高温超导储能系统(HTS-SMES),设计了级联式1MJ/500kVA/10kVHTS-SMES的系统结构和运行原理。模块式高温超导储能系统(SMES)的电力集成主要包含3部分,一是MJ级的高温超导储能磁体,设计了12单元模块组合式环形高温超导储能磁体,解决了其漏磁场问题;二是用于磁体直流电流与逆变器直流电压变换的DC-DC换流器,提出了一种不对称级联式电流调节器,解决了其关断损耗问题;三是用于直流电压与交流电压变换的并网DC-AC逆变器,采用了级联式逆变器结构,解决了高压和波形质量。最后,对于1MJ/500kVA/10kV模块式集成SMES进行了仿真试验,验证了其有效性。     

高温超导YBCO块材临界电流密度与悬浮力磁滞的关系

高温超导磁悬浮车系统利用处于超导态的高温超导块材与永磁轨道相互作用产生的钉扎力使磁悬浮车稳定地悬浮于永磁轨道上方,块材的性能决定了悬浮力的磁滞特性。利用数值计算的方法计算悬浮于永磁轨道上方的YBCO块材的悬浮力,分析了临界电流密度与悬浮力磁滞及最大悬浮力的关系。结果表明,块材悬浮力磁滞随着临界电流密度的增加而减小,当临界电流密度增加到一定程度,悬浮力磁滞消失;块材最大悬浮力随临界电流密度的增加而增加,当临界电流密度增加到一定程度,最大悬浮力趋于饱合。     

铋系超导线材拉拔过程中的粉体变形行为

单芯和多芯拉拔工艺是铋系高温超导带材(Bi-2223/Ag)制备过程中必不可少的重要环节。为研究超导粉体在拉拔过程中的变形行为,对单芯超导线材的拉拔工艺进行理论分析,建立了工艺参数与粉体密度之间的关系,并通过试验验证其合理性。同时,采用大截面减缩率单芯拉拔工艺来实现铋系超导线材的节能高效成形。对1.86mm61芯Bi-2223/Ag线材进行显微硬度测试,并结合数值模拟进行三道次拉拔加工,分析认为:在加工过程中,各超导芯之间及芯内部均存在密度分布不均匀性,且各层粉体密度随拔制过程不断波动,将不利于后续轧制工艺。为此,提出渐进跑道形三道次拉拔工艺,并应用于铋系超导带材的后期拉拔加工,可提高最终带材的临界电流密度10.1%。     

传导冷却无绝缘高温超导二极磁体的研制

本文研制了一台中心磁场为1.5T的传导冷却型的无绝缘高温超导二极磁体,它主要由常温铁芯、高温超导双饼线圈以及低温恒温器等组成。铁芯的极头采用圆柱形结构,极头之间的距离为120mm。其中,每个线圈匝数为176匝,磁体的运行电流为286A。线圈冷体由一台GM制冷机进行冷却,运行温度小于20K。本文主要介绍高温超导磁体的设计以及所使用高温超导带材的载流性能,并对无绝缘线圈在装入铁芯前和装入铁芯后的充电和放电特性进行了测试研究。通过测试得到了该磁体充电延迟时间常数,并且测试结果表明,在励磁电流为286A时,中心磁场强度达到了设计要求。     

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依据磁性直流冲击法的测量原理,分析讨论了直流冲击法测量过程中所受到的一些影响因素,对测量过程中采取一定的控制措施后,可以有效地提高其检测精度,从而提高产品检验的质量。