CaCuO2颗粒尺寸对双粉法制备Bi系高温超导带材性能的影响

本文通过基于共沉淀工艺的双粉法制备了Bi_1.76Pb_0.34Sr_1.93Ca_2.0Cu_3.06O_8+d (Bi-2223)前驱体粉末。在这一过程中,首先单独制备了Bi_1.76Pb_0.34Sr_1.93CaCu_2.06O_8+d (Bi-2212)和CaCuO₂(实际相组成为Ca₂CuO₃和CuO)粉末,并分别进行了烧结。通过调节共沉淀工艺过程中的pH值,获得了颗粒尺寸不同的CaCuO₂粉末,然后将Bi-2212与其按照相组成相组成为1:1进行混合,并装入Ag包套中,通过一系列的旋锻、拉拔和轧制工艺,获得设计尺寸的Bi-2223带材。比表面积测试表明随着pH值从3.0增加到5.0和6.5,获得CaCuO₂粉末的平均颗粒尺寸从1.1减小到0.75和0.60 mm。通过扫描电镜对不同尺寸CaCuO₂颗粒制备的Bi-2223生带、第一次热处理和后处理之后带材的相组成和分布进行了表征。结果表明,适当尺寸的CaCuO₂颗粒可以避免团聚现象的出现,因此有利于高载流性能带材的获得。最终通过进一步调节带材的尺寸,1#带材的性能最高,达到了12200 Acm^_-2。     

多芯MgB2超导线材的挤压制备技术及微观结构研究

为了提高多芯MgB2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB2超导线材。该技术为MgB2超导长线的制备提供了新途径。     

芯丝中Ta分布对NbTiTa超导线材性能的影响

用Nb47Ti片和Ta片制备NbTiTa/Cu超导线材,在三次热挤压和热处理后NbTiTa超导线材的芯丝中Ta成豆状和条带状,Ta和Nb47Ti间的互扩散很小。在NbTiTa超导芯丝中α-Ti钉扎中心成条带状,厚度为5～10nm,间距为20～50nm,讨论了α-Ti钉扎中心的尺寸和间距对磁通钉扎效果的影响。结果表明,当温度降到3.0K时NbTiTa/Cu超导线材在高场中的临界电流密度反映出Ta在芯丝中作为非超导相依然能够起到提高线材的上临界场和高场中临界电流密度的作用。不同直径的NbTiTa/Cu超导线材的临界电流密度表明,较大的最终附加应变对临界电流密度的提高具有重要意义,如果进一步减小线材的直径,线材的临界电流密度可以继续提高。     

热处理对立方织构Ni-5%(体积分数)W基带上Ag薄膜择优取向的影响

采用磁控溅射法在立方织构Ni-5%(原子分数,下同)W基底上沉积了Ag薄膜作为第二代高温超导带材--YBaCuO涂层导体的导电缓冲层,并通过后期在Ar气氛下热处理使Ag膜具有(200)择优取向.磁控溅射后Ag膜的择优取向为(111),随着热处理温度的升高,(200)择优取向强度增加.采用慢降温工艺即在900℃下恒温30min,然后以较慢的速率10℃/h降至800℃后样品随炉冷却,有利于Ag薄膜由(111)向(200)的择优生长转变.     

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。     

碳管炉真空系统的检漏

本文主要论述了碳管炉真空系统的组成及特点,利用静态压升检漏法和氦质谱检漏两种手段评定碳管炉密封性的好坏,此方法对真空热处理设备及类似装备的设计、检漏具有很好的指导意义.     

Nb／Ti扩散研究

研究了Nb／Ti扩散的特性和机理以及经过相同时间、不同温度时效热处理的Nb／Ti扩散偶样品中NbTi合金层的厚度、保温结束后淬火与炉冷的扩散偶样品中NbTi合金层微观结构的区别，讨论了它们对NbTi超导体微观结构和性能的影响。研究表明通过选择合适的扩散制度能获得理想的微观结构和制备出高性能的NbTi超导线材。     

镁扩散制备Pr6O11掺杂的 MgB2块体临界电流密度和磁场性能研究

采用镁扩散方法制备了Pr₆O₁₁纳米颗粒添加的MgB₂超导块体,研究了Pr₆O₁₁掺杂对其临界电流密度(J_c),不可逆磁场(H_irr)和上临界磁场(H_c2)的影响。实验结果表明Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂明显提高了块体的J_c,H_irr和H_c2,但没有降低其超导转变温度T_c。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂块体的J_c较没掺杂样品提高了将近5倍, J_c=3.61×10₅A/cm₂。在10 K温度下,MgB₂块体H_c2 和H_irr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂对MgB₂块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。     

Na掺杂对Bi-2212高温超导体性能影响研究

本文采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Na掺杂的Bi_2.1Sr_1.96Ca_1-xNa_xCu_2.0O_8+d超导材料。Bi-2212前驱体粉末采用改进的共沉淀工艺制备,并在烧结前将前驱体粉末与NaOH混合。本文系统研究了Na离子掺杂对Bi-2212体系晶格结构、相组成、微结构和相关超导性能的影响。Na离子掺杂导致Bi-2212体系相转变温度的显著降低。因此在SPS过程中,烧结温度相应发生了变化。但Na掺杂仍然导致大量Bi₂Sr₂CuO₆ (Bi-2201)相生成,进而导致了超导相含量的降低和织构度的破坏,所以给体系的超导电性带来了负面的影响。另一方面,Na掺杂相Bi-2212中掺入了大量的点缺陷,这些点缺陷可以作为有效钉扎中心。因此,通过优化Na掺杂Bi-2212的烧结工艺,有可能在高场条件下获得体系性能的改善。     

管式炉炉温均匀性的测量方法

本文简要介绍了炉温均匀度的测量方法,下面着重以我院超导材料研究所的管式热处理炉为例进行讨论分析与评定,并提出了一些改进方法。