Bi（Pb）—2223在部分真空中的生成温度

高温超导Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O10 x/银(Bi(Pb)-2223/Ag)是大规模电力应用最有希望的侯选者。制造这种带材的关键步骤是超导前驱物的合成、生坯带的制造和使生坯带获得传输性能的处理。生坯带采用如下两种方法制造：a)在纯银(99.99%)基带上涂复前驱物,例如电泳沉积(EPD);b)将前驱物嵌入银护套中,例如粉末装管法。生坯带的处理是将前驱物转变成Bi(Pb)-2223相和同时连接这些高Tc(~105K)晶粒。因此,Bi(Pb)-2223/Ag复合线中Bi(Pb)-2223的形成条件对于改善这些超导体的性能是最重要的。Bi(Pb)-2223的形成曾被人们详细地研究过,即将…     

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).     

前驱粉的相组成对Bi（Pb）-2223／Ag带材的微观结构和性能的影响

通过改变粉末的最终烧结温度制备出不同相组成的前驱粉。研究了前驱粉的相组成对Bi(Pb)-2223／Ag带材性能和带材微观结构的影响；从而得出装管前粉末的最佳相组成为：(Pb)2212主相加上一定量的第二相[Ca2PbO4和(Sr，Ca)CuO]，不含2201和2223相。前驱粉的最佳烧结温度应刚好低于2223相的起始成相温度820℃。制备出的最高带材性能Jc达到12kA／cm^2。     

部分熔化处理工艺对（Bi，Pb）-2223／Ag带材相组成和微结构的影响

通过部分熔化处理工艺和普通两段热处理工艺的对比研究，分析了部分熔化处理工艺在不同热处理阶段对(Bi，Pb)-2223/Ag带材相组成和微结构的影响。实验结果显示，在熔化温度下，部分(Bi，Pb)-2212相发生分解，分解为(Sr,Ca)2CuO3相、(Sr，Ca)Cu2O3相和富(Bi，Pb)液相，与此同时(Sr,Ca)2CuO3相和(Sr，Ca)Cu2O3相快速长大。随着冷却和成相处理，(Sr,Ca)2CuO3相和(Sr,Ca)Cu2O3相长大到一定尺寸，各相系统达到平衡后，就不再长大，并和部分液相反应，重新生成具有良好取向的(Bi，Pb)-2212相。在成相处理阶段，(Bi，Pb)-2212相转化为(Bi，Pb)-2223相，同时生成的(Bi，Pb)-2223相继承了(Bi，Pb)-2212相的良好取向，使(Bi，Pb)-2223相织构得以改善，致密度得到提高，结果最终带材的性能得到提高。通过部分熔化处理工艺处理的带材Ic达到51A，而普通两段热处理工艺处理的带材Ic为36A，Ic提高了约40％。     

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。     

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.     

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（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…     

Bi（2223）／Ag带材结构和电流传输机制

在过去几年中，人们已充分地研究了粉末装管（OPIT）工艺制备的Bi（2223）／Ag带材．制备高电流密度的带材要求机械变形（压制或轧制）结合随后的多次热处理．最佳工艺通常是经验性的，并且，在许多情况下，一些工艺细节还不能完全被人们所理解．但是，一般认为，要使片状2223晶粒有序排列，变形是必要的．品位有序排列被认为是提高传输电流密度的主要因素之一．变形也增加超导芯的密度，因而增加超导芯的连接性，高密度和良好的连接性均增加临界电流密度几．总之，在高性能2223带材的制造过程中，变形是一个有益的工序．然而，如果变形…     

专利信息

(Ⅰ)专利名称:一种铋系高温超导线/带材及其制备方法专利申请号:200410080448.5公开号:CN1588566申请日:2004-10-10公开日:2005-03-02申请人:西北有色金属研究院涉及一种高温超导铋系Bi-2223线材或带材的制备方法。包括成分为Bi-2223超导粉的芯材和包覆在Bi-2223超导体的芯材上的银隔离层。其特征在于在芯材芯部夹有AgMgNi合金丝/带,在丝/带间夹有银隔离层。本发明采用内置合金芯丝的方法,在带材的芯部位置引入合金丝。为防止合金元素与超导芯反应,在合金丝与超导粉之间添加纯银隔离层,使材料的屈服强度与未内置合金丝的普通带材相比由5…     

包银Bi—2223多芯带制备的最佳轧制工艺

色银Bi－2223长带的制备已取得引人注目的发展，其成功应用取决于传输电流特性和机械耐用性，这是与Bi一2223大规模带子的陶瓷芯丝均匀性和鲢芯丝闻界面的光滑程度有关。Bi－2223晶粒在银一陶瓷界面排列，即历一2223的a—b面在银表面有择优趋向，而带材加工时其界面形貌是完全取决于冷加工的工艺过程。这方面的研究近年已有大量报道，其中包括B＊theCuo”冯复合体的机械变形、轧制单芯和多芯机基银带的应力状态、非均匀又形即所谓“香肠”状表现形式的定性解释1使份人不能自由流动的临界纷本赛既）、芯丝密度均匀性对最终止的明显影响、边…     

Ca含量对Bi-2223超导带材的结构及电流传输性能的影响

采用喷雾干燥法制备了4种不同Ca含量的BSCCO 2223初始粉末，并研究了Ca掺杂对Bi-2223银包套超导带材的相转化、微观结构和电流传输性能的影响．实验表明，增加Ca含量促进了2223相的转化和提高了带材的临界电流，但同时也在超导芯中引入了较多的富Ca的非超导杂相．分析认为，较高的Ca含量增加了体系烧结过程中液相的含量，进而促进了相转化和晶粒生长及晶间连接，因而改善了电流传输能力。     

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,Pb)2223/Ag带宽和粉末填装密度的最佳化

(Bi,Pb)2223Ag带材是公认的实用超导体的最佳材料之一。要使这种长带获得相当高的Jc值,PIT工艺参数必须最佳化,这些工艺参数包括:原始成分、粉末处理的温度和时间、粉末填装工序、管材几何形状、由管到带的变形、带材的冷变形、带材热处理的温度和时间、机械应变和带材截?..     

前驱粉末的粒子尺寸对Bi-2223/Ag带临界电流密度和显微结构的影响

制备高临界电流密度Bi－2223／Ag超导带的关键之一是控制带材超导芯中残存的非超导相的尺寸和分布．因为液相有助于Bi－2223相的生长，有助于弥合轧制和压制工艺过程中产生的裂纹，因此控制和发挥液相的作用是非常重要的．热处理时液相的形成和烧结温度、成分、相组成以及前驱粉末的粒子尺寸分布等因素有关．过去有关粒子尺寸影响的详细研究还很少．最近，英国伯明翰大学对这个问题开展了研究工作．实验中所用的前驱粉末的名义成分为BilFbo占rloou1NI‘30l，将混合份在820℃空气烧结24h．用自动研磨机将烧结过的小块分别研磨业、舱、池，…     

中间变形对Bi-2223/Ag超导带材织构的影响

借助于扫描电镜和X射线衍射分析摇摆曲线，研究了Bi-2223／Ag单芯超导带材制备过程中中间变形对Bi-2223超导相织构的影响。结果表明，织构度与中间变形量的关系曲线呈现峰值变化规律。采用轧制进行中间变形，Bi-2223／Ag单芯带材的变形量εopt为14．3％时Bi-2223相织构最佳；采用压制进行中间变形，变形量εopt为10．7％时Bi-2223相织构最佳。中间变形后的带材经过最终热处理，其Bi-2223相的织构得到进一步改善。四引线法临界电流密度测量结果表明，其与带材的织构度成正对应关系。     

氧分压分析法鉴定(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox超导前驱粉性能

利用氧分压分析法对（Bi,Pb）2Sr2Ca2Cu3Ox。超导前驱粉的放氧量进行了定量计算,并考察了放氧量对Bi-2223带材临界电流密度Jc的影响。结果表明,前驱粉中富Pb相Ca2PbO4（简称CP）和（Bi,Pb）2Sr2Ca2Cu3Oy,（简称3221）的总量增加或CP相与3221相含量的比（CP：3221）下降,都导致放氧量增加。放氧量与Jc之间存在直接对应关系：当放氧量为0．32mL／g时带材的Jc最高,放氧量过高或过低均对Jc不利。相应地,可以通过定量计算前驱粉的放氧量预测带材的Jc进而鉴定前驱粉性能。     

熔化处理温度对银包套带材中（Bi，Pb）-2223相熔化分解-再形成行为的影响

应用X射线衍射（XRD）和扫描电镜／能谱分析（SEM／EDS）研究了7．5％O2-Ar条件下，熔化处理温度对银包套单芯带材芯部（Bi，Pb）-2223（简称2223）相的分解及再形成行为的影响。结果表明，适当温度下，2223相部分熔化生成一种类似于（Bi，Pb）-2212的液相和碱土铜酸盐（AEC），主要是（Sr，Ca）14Cu24O41（14：24-AEC）和（Ca，Sr）2CuO3（2：1-AEC），对于这一高温超导相的可逆再形成至关重要。随着熔化处理温度的升高，2223相熔化分解生成的液相的成分经历了从介于2223和2212计量比之间向2212，并进一步向2201计量比的演变过程。2223相易于从类似于2212的液相中析出，而从接近2201计量比的液相中更易于生成2212相。2223相从过度熔化生成的液相中再形成经历了两个途径：一是直接从液相中析出，二是由冷却过程初期形成的2212相转变而来。     

装管密度对Bi-2223／Ag超导带材性能的影响

研究了不同装管密度对Bi-2223／Ag带材(19芯)性能的影响。结果表明：采用压棒装管工艺提高了带材芯丝的填充系统，有利于提高带材的工程电流密度；第一次热处理后带材表面的鼓泡明显比松装带材少，有利于提高电流沿长度方向上的均匀性，更适合制备长带。压棒装管带材与松装带材相比，宽展更大，最终热处理后芯丝致密，孔洞少，而且2223相含量高，最终带材的载流性能好于松装带材。     

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%。