用多芯工艺制备高临界电流Cu—Nb_3Sn超导线

通过一种多芯粉末冶金工艺制备Cu—Nb_3Sn线材,是改善这种具有准连续Nb_3Sn纤丝超导体的一种途径。在这种导体中,一定数日的芯子嵌在铜基体甩,每根芯子的结构和目前文献上广泛报导的原位法导体相同。研究结果表明,这种多芯导体具有高的临界电流密度,特别是在场强低于14T的情况下。对于反应前钢—铌含量为Cu—38%Nb的85芯导体,Jc在4.2K下达到1.1×10~5A/cm~2(在11T下),7.6×10~4A/cm~2(在12T下)和6.0×10~3A/cm~2(在16T下)。这里的Ic判据为1μm/cm。这些值高于最佳化原位法或粉末冶金制备Cu—Nb_3Sn导体迄今所获得的结果。通过多芯工艺制备的Cu—Nb_3Sn导体,Kramer函数Jc~(1/2)H~(1/4)在高场区是Jc的线性函数。H~·c_2大约17.1T。机械性能优异于青铜法制备的导体。本文报导了多芯导体的制备工艺、超导性能、热处理和显微结构对Jc的影响。此外,对于进一步改善多芯导体也提出了一些看法。     

Nb_3Sn多芯导体的生产和性能

由于一些A_(-15)结构化合物具有突出的超导性能,人们正在努力将这类材料制成可以投产的线材。为了使超导输电稳定,就特别致力于象人所共知的NbTi多芯复合体那样的多芯复合体。与NbTi相比,A_(-15)材料,例如Nb_3Se或V_3Ge,显示出较高的转变温度,较大的运载电流密度和较高的临界磁场。因此,这类材料适于制作高磁场用的小体     

多芯Nb_3Sn导体的加工工艺和性能

本文评价了多芯Nb_3Sn和V_3Ga的各种加工工艺;对比了用青铜法和外部扩散法制造的商用Nb_3S_n的临界电流,其中也包括原位法和粉末法的临界电流;讨论了有希望改善J_c的新发展。     

细芯青铜法Nb_3Sn超导体的性能和制作

美国国际磁通用公司、赖特—帕特森空军基地、航天与航空局刘易斯研究中心等单位的研究者们采用青铜法以直径5.8毫米的棒料拉制出丁直径0.152毫米的20538芯Nb_3Sn 复合线,获得了最小芯径0.3微米。实物金相照片表明,其芯丝分布均匀、界限清晰、连续不断。用直径0.43毫米的这种复合线绕高强度芯线绞缆之后,金电流密度为1.48×10~5安培/厘米~2;芯丝直径为1微米。     

NbTi和Nb_3Sn多芯超导体的冶金设计

十多年来,人们一直在研究和应用NbTi 合金超导材料;但最重要的是人们注意到了 NbTi 标准成分种类繁多的情况。低钛合金是英国帝国金属工业公司的 NbTi44;标准的美国合金是 NbTi46.5;西德的合金为 NbTi50。±2%的标准偏差几乎是一致的。高钛合金的含钛量为53—55%。众所周知,NbTi40—NbTi50合金的Tc 为9～9.3°K,4.2°K 时的 H_(c2)最高值为11万高斯。商用 NbTi 合金的 H_(c2)值如下表所示(万高斯):据报导,现在商用细芯(10微米以上)NbTi 合金复合超导体的临界电流密度一般     

实用多芯Nb_3Sn超导体的制作方法及超导性能

一、前言由于Nb_3Sn化合物超导体具有高的转变温度Tc(18.3K),高的上临界磁场Hc_2(～22T),高的载流能力以及低的交流损耗,所以它是工程和实验室用高场超导磁体所选用的实用超导材料之一。在过去10年     

热处理对“青铜法”制作多芯Nb_3Sn导体的影响

一、引言1969年,Kaufman 和 Suenasa 将铌埋入锡青铜中,经固态扩散热处理(以下简称热处理)后,在青铜与铌的交接面上获得纯 Nb_3Sn。从此以后,青铜法制作的多芯Nb_3Sn 导体,作为高场(>10万高斯)磁体使用超导材料,受到了人们的极大重视。近几年来,对它的研究已达到相当的深度与广度。热处理对青铜法制作多芯 Nb_3Sn 导体的影响至关重要,它既与 Nb_3Sn 层的生长有     

青铜基体配置对多芯Nb_3Sn导体的影响

采用青铜工艺制备了具有不同青铜基体配置的两类多芯Nb_3Sn复合体。一种复合体具有均匀的青铜配置;另一种是不均匀的,并且和大多数复合体一样,有一个厚的青铜外壳。研究结果表明,复合体中的青铜配置对芯丝的均匀反应、Nb_3Sn晶粒形貌以及青铜基体中的锡量变化都有明显的影响,从而使导体的临界电流密度有明显差别,具有均匀青铜配置的导体,其Jc芯(Nb_3Sn+Nb)值比非均匀导体高20～50%。     

多芯Nb_3Sn复合超导线、带材制备工艺及其超导性能

Nb_3Sn化合物超导材料具有高的临界温度,临界电流密度和高的临界磁场,是比较适用的超导材料之一。用气相沉积方法和扩散方法制取的Nb_3Sn超导带已能工业生产。由于多芯复合材料具有更好的稳定性,所以,在多芯NbTi复合超导材料发展的基础上制取多芯Nb_Sn复合超导材料广泛地被人们重视起来,而且发展速度很快。     

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     

多股Nb_3Sn复合体线材的制备工艺和超导性能

前言自一九五四年马塞厄斯发现A—15型Nb_3Sn化合物后,Nb_3Sn化合物得到了迅速的发展。近年来,由于人们通过科学实验,逐渐地认识了超导磁体不稳定的本质和规律性,现在已有可能在很大程度上克服。就多股Nb—Ti合金线(带)材而言,采取细芯小扭距工艺已能工业生产,并获得了应用。Nb_3Sn化合物的超导临界值比Nb—Ti合金要     

提高青铜基体中的Sn浓度对Nb_3Sn超导性能的影响

为提高Nb_3Sn超导材料的临界电流密度,曾作了在Nb芯中掺Zr的试验。近期我们又进行了在Cu—Sn基体中提高Sn浓度的试验,其目的是企图从另一途径来提高用固态扩散生成的Nb_3Sn的临界电流和临界电流密度。美国布鲁克海文国家实验室也已作了这方面的研究工作,指出在4万高斯场强下测量了单股Nb芯不同铜锡基的复合线在700℃     

0.25×5毫米铜稳定多芯Nb_3Sn扁带的工艺与性能

本文研究了高场磁体用的铜稳定多芯Nb_3Sn超导扁带的制造工艺,给出了主要轧制工艺参数,指出了该工艺存在的问题及其解决途径,详细地分析了轧制工艺与热处理工艺对超导电性的影响。用该工艺制造的导体具有良好的高场性能(4.2k,14T,Tc为320A)。     

磁体用多芯Bi—2223／Ag超导带材的制备和性能

研究了用粉末装和技术制备磁体用多芯Ｂｉ－２２２３／Ａｇ超导带材的工艺性能。结果表明,得到的氧化物芯丝均匀的多芯Ｂｉ－２２２３／Ａｇ超导带材,其Ｂｉ－２２２３单相性较好且晶粒具有ｃ轴取向。在７７Ｋ,０Ｔ下,短带的临界电流密度ＪＣ达２．２×１０＾４Ａ／ｃｍ＾２（判据１μＶ／ｃｍ）。用此带制做的小型超导磁体（外径为８５ｍｍ,内径１０ｍｍ,高６０ｍｍ）,在４．２Ｋ和７７Ｋ下,磁体通过的临界电流ＩＣ分别为１     

提高青铜法多芯Nb_3Sn导体临界电流密度JC的新工艺

本文提出了“青铜基体在导体中均匀配置”是提高青铜法多芯Nb_3Sn导体Jc的新观点,相应采用了“一次性青铜分配-两次挤压-拉伸”新工艺。用该工艺研制出了有高载流能力的大截面多芯Nb_3Sn矩形导体,并测定了其超导特性Jc、Tc、Hc2及反应热处理后青铜基体中的残余Sn含量。用这种工艺研制的矩形导体,经700℃,48-168小时反应热处理后,在4.2K,15特斯拉(T)时,其Jc值为1.2×10~4A/cm~2。H_(c2)(4.2K)为19.6-20T,Tc为17.5-17.7K。中国科学院电工研究所,用我们研制的带材(800米),采用先绕后扩散方法绕成的内口径为80毫米的磁体,在4.2K下,与7特斯拉背场磁体组合,产生磁场为11.4特斯拉,猝灭电流为303安,超过了磁体的原设计要求。本研究结果证明,我们提出的新观点是正确的,该新工艺是成功的。     

多股Nb_3Sn的透射电子显微镜观测

前言多股细芯经扭转后的超导材料,其主要优越性是在随时间而变化的磁场中,稳定性高并且损耗低。因而,用A—15型超导化合物Nb_3Sn(或V_3Ga,V_3Si)生产多股细芯超     

Nb3Sn超导线材制造新技术

日本东海大学的刀川恭治教授新近开发成功Nb3Sn超导线材的最佳制造工艺“胶体轧制法”（Jelly roll）。该工艺过程的主要步聚包括首先将锡和钽的粉末混合物装入坩埚中，经过750-800℃反应后生成锡-钽合金，将锡-钽合金轧成薄板状，再与金属铌薄板重叠并卷成圆棒状，然后加工成线材。随后将该复合线材加以热处理，由于锡一钽合金与铌进行有效的扩散反应而在线材内部生成Nb3Sn相。     

低温成卷扩散制取Nb_3Sn超导带

超导化合物Nb_3Sn是绕制高场磁体必不可少的材料之一。制取Nb_3Sn超导带一般采用连续扩散法及汽相沉积法。目前,美国通用电气公司(GE)用扩散法制取的Nb_3Sn带材,其短样性能达到:在五万外磁场下,Jcs=7.6×10~5～1.6×10~(?)安/厘米~2,Jc全     

ITER Nb_3Sn及NbTi超导线扭距测量方法比较与分析(英文)

国际热核聚变反应堆ITER磁体采用的Nb3Sn及Nb Ti超导线为多丝扭绞结构。作为超导线设计和应用的重要参数,股线扭距及扭转方向必需满足ITER要求,并且该性能参数须进行复验。根据ITER PA要求,股线的扭距大小为15 mm±2 mm,扭转方向为右向。超导线扭距及扭转方向测试可以通过在一小段直的样品上判断其超导丝分布规律或者其超导丝的角度得到。这里描述和比较了多种不同的测试方法。对不同方法的测试精度,不确定度以及可行度进行了分析,同时提出了针对ITER超导股线扭距复验的推荐方法。     

扩散Nb_3Sn的生长速度

对于理想的Nb—Sn固液扩散反应,可以通过宏观扩散方程式-D▽c=J得到Nb_3Sn的生长方程X=Kt~*这里,n=0.5,公式中,D为扩散系数,J为扩散流量,▽c为扩散浓度梯度,X为扩散时