多芯Bi-2212线材加工均匀性的对比

Bi-2212超导体是唯一可制备成各向同性圆线且具有高载流性能的高温超导材料,但要实现真正的应用,必须进一步提高线材的载流性能。对比了传统结构线材和芯部增强结构线材的加工特性,研究了传统结构线材的断芯机制。研究结果表明:拉拔过程中线材中心的拉伸应力大于边缘区域的拉应力,再加上Bi-2212陶瓷粉末的塑度较差,导致脆弱的Bi-2212线材在中心首先出现断芯,随着加工的继续,这种断芯现象向周围扩展,甚至最终中心芯丝完全断裂;而中心增强的Bi-2212线材则可以有效避免中心芯丝的断裂,提高了线材的加工的均匀性,大大降低了线材的断芯率,芯丝的断芯率由以前的15%减低到5%以下,同时也大大提高了线材的载流性能。通过控制线材热处理过程中的晶须可进一步提高线材的载流性能。     

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。     

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.     

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.     

Bi-2212/Ag多芯线(带)材的制备

系统研究了Bi-2212导体的成材制备技术,通过优化粉末的热处理制度,获得了主相纯度高、各相分布均匀、粒度适宜和碳含量较低的装管粉末;并采用PIT和部分熔化相结合的线(带)材制备方法成功制备出临界电流密度(Jc)为205kA/cm2(4.2K,19T)的37芯带材和104kA/cm2(4.2K,19T)的37芯线材。     

Optimization of Partial Melting Process for Bi-2212 Multi-Filament Wires

采用共沉淀工艺制备Bi-2212前驱体粉末,并结合粉末装管法得到19×(36+1)的Bi-22212多芯线材。在部分熔化热处理过程中分别对最高热处理温度Tmax和冷却速率Rc1进行了优化。使用扫描电子显微镜对线材中第二相的分布和芯丝状态进行观察。同时,通过对线材进行差热和热重等热分析方法,对线材在热处理过程中的气孔和第二相的形成过程进行定量分析。结果发现,最高热处理温度和冷却速率对芯丝中包括Bi-2201和AEC等在内的第二相种类和含量,及气孔密度都有较大影响。最终获得最优化的热处理工艺为Tmax=892℃,并且冷却过程采用Rc1=40℃/h的两步降温法,在77 K自场条件下得到了4400 A·cm-2的临界电流密度,本研究为进一步提高Bi-2212线材熔化热处理过程优化提供了理论依据。     

热处理温度对Bi-2212喷雾热分解超导粉末成相和性能的影响

采用喷雾热分解法制备了Bi₂Sr₂CaCu₂O_x(Bi-2212)初级粉末,系统地研究了热处理温度对粉末成相和性能的影响。使用TG-DSC分析初级粉末的失重和相变情况,采用XRD分析粉末的相组成,通过SEM观察粉末的微观形貌,采用磁化法对样品的超导物理性能进行判定。结果发现,535~570℃,喷雾热分解初级粉末中的硝酸盐残留物逐渐分解;605~640℃,Bi-2201相形成;温度达到775℃,Bi-2212相开始形成,随热处理温度的提高,粉末结晶度持续增加,Bi-2212相含量先增加后减少,860℃是最佳的成相烧结温度。另外,通过对DSC曲线和M-T曲线的深入分析发现,先进行640℃的低温预分解,再进行860℃的高温成相烧结,可进一步改善最终粉末的质量。     

增强芯丝密度对Bi-2212高温超导带材性能的影响（英文）

采用共沉淀工艺制备Bi-2212前驱体粉末,并通过粉末装管法(PIT)制备了Bi-2212单芯带材。通过对装管粉末颗粒尺寸的控制,分别获得了具有不同芯丝密度的带材,并对其所引起的超导带材的微结构和超导载流性能的变化进行了系统的分析。SEM照片显示,前驱体粉末是由3~5μm的初级颗粒组成的,但是由于烧结过程中发生硬团聚,有大量的大尺寸团簇颗粒产生,颗粒尺寸由10到180μm不等。通过过筛将前驱体粉末按照颗粒尺寸分为4组,分别进行装管。结果表明,随着平均颗粒尺寸的减小,在冷加工和热处理过程中带材的芯丝密度均有明显增加。因此最终带材的晶间连接性较强,从而获得带材载流性能较高。本研究可以作为装管工艺优化的一个重要理论依据,为Bi-2212超导线材性能的进一步提高奠定基础。     

增强芯丝密度对Bi-2212高温超导带材性能的影响

采用共沉淀工艺制备Bi-2212前驱体粉末,并通过粉末装管法(PIT)制备了Bi-2212单芯带材。通过对装管粉末颗粒尺寸的控制,分别获得了具有不同芯丝密度的带材,并对其所引起的超导带材的微结构和超导载流性能的变化进行了系统的分析。SEM照片显示,前驱体粉末是由3~5微米的初级颗粒组成的,但是由于烧结过程中发生硬团聚,有大量的大尺寸团簇颗粒产生,颗粒尺寸由10微米到180微米不等。通过过筛将前驱体粉末按照颗粒尺寸分为四组,分别进行装管。结果表明,随着平均颗粒尺寸的减小,在冷加工和热处理过程中带材的芯丝密度均有明显增加。因此最终带材的晶间连接性较强,从而获得了带材载流性能较高。本研究可以作为装管工艺优化的一个重要理论依据,为Bi-2212超导线材性能的进一步提高奠定基础。     

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.