Bi-2212超导带材部分熔化-淬火态的微观组织分析

制备了Bi2.10Sr1.96Ca1.0Cu2.00Ox/Ag和Bi2.00Sr2.05Ca0.95Cu2.00Ox/Ag2种带材,研究了在885℃保温不同时间的熔化-淬火态样品的微观组织。结果显示,2212相在Bi2.10Sr1.96Ca1.0Cu2.00Ox/Ag样品中的分解速度快,而在Bi2.00Sr2.05Ca0.95Cu2.00Ox/Ag样品中的分解速度相对较慢。在885℃保温10min后,Bi2.10Sr1.96Ca1.0Cu2.00Ox/Ag样品中的2212相全部分解,而Bi2.00Sr2.05Ca0.95Cu2.00Ox/Ag样品存在74.4%的2212相。原因是2种样品中Bi和Sr的含量不同。Bi含量高会导致2212体系的熔点降低,而Sr含量高则2212体系的熔点升高。在885℃保温30min后,2种样品中2212均完全熔化分解。EDS分析表明,熔化-淬火的样品中主要相组成是2201相、14:24AEC相、91150相和少量的再生2212相。在885℃,14:24AEC相晶粒尺寸随着保温时间延长而长大。     

部分熔化热处理工艺对Bi-2212／Ag带材Jc性能的影响

为了提高Bi-2212/Ag带的性能（主要指临界电流密度Jc)，进行了部分熔化热处理工艺对带材Jc的实验。采用标准的4点法测量Jc,使用PW1700XRD,SL20 SEM 和EDX检验和研究带材的相组成和微观组织。实验表明，在流氧气氛下，烧结温度为860℃～880℃时，前驱粉末以Bi-2212为主相，同时含有少量的Bi-2201相，（Sr2Ca)Cu2O3相和富（Bi2Sr)相。在流氧气氛下，带材Jc性能对热处理工艺参数非常敏感，在实验条件范围内，优化后的热处理工艺参数为：熔化温度Tmax=890℃，熔化时间tmax=10min,冷却速率Rc=2℃h^-1，在保温温度为835℃时，保温时间ta=20h,通过优化的部分熔化热处理工艺，在77K，0T下最后所制得带材的最大Jc=6A,Jc=890Acm^-2.     

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。     

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。     

退火处理Bi-2223/Ag超导带材

将经常规热处理制备而成的Bi-2223/Ag超导带材在某一温度区间再进行后退火处理,以改善带材中的Bi-2223晶粒之间的连接状况,提高带材的超导性能.然后用四引线法测量样品的临界电流及其在磁场中的角度依赖性,用XRD和SEM分析样品的微观结构.实验结果表明,后退火处理提高了Bi-2223/Ag超导带材的临界电流,改善了带材在磁场中的性能.     

大电流Bi系超导电缆的研制

Bi-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)高温超导体(HTS)很有可能成为一种实际应用的材料。特别是Bi2Sr2CaCu2Oy(Bi-2212)超导线材,除了其Tc比Bi2Sr2Ca2Cu3Oy(Bi-2223)以外,很有希望在诸如变压器、超导磁储能(SMES)和粒子加速器等大型功率的应用项目中使用,因为这种材料在低于30K以下的温度有高的钉扎势,并且线材加工容易。在Bi-2212导体的制造过程中,通常采用部分熔融和固化工艺。由于单根Bi-2212线材无论是电流载运能力,还是机械强度,均不能满足大型应用的要求,因此,在Bi-2212线材的大型应用中,线材必须绞缆。线材绞缆后,不仅可以…     

磁场、温度对Bi—2223／Ag多芯带Jc的影响

介绍了一套液氮温区Jc（B,T）测量系统,该系统用增大液氮的饱和蒸气压来达到提高液氮温度的目的。用该系统研究了磁场的温度（测量范围分别为0.1T～ 0.8T和77K～90K)对Bi-2223/Ag多芯带材（19芯和37芯）临界电流的影响。     

Bi2Sr2CaCu2O(8+δ)薄膜的分子束外延法制备及结晶性

在BiO-(Sr+Ca)O-CuO相图上的Bi2Sr2CaCu2O8+6(Bi-2212)相附近选择不同成分,用分子束外延法制备成薄膜,利用XRD,EDS,SEM和AFM研究了成分,衬底温度和臭氧分压对Bi-2212相薄膜成相的影响,分析了生长速率和错配度对Bi-2212相薄膜质量的影响.结果表明,Bi-2212相薄膜单相生成的成分范围(原子分数)分别为Bi 26.3%-32.4%,(Sr+Ca) 37.4%-146.5%,Cu 24.8%-32.6%;当衬底温度为720℃且臭氧分压为1.3×10-3 Pa时,在MgO(100)衬底上生长出质量较高的c轴外延Bi-2212相薄膜;通过调整生长速率、更换衬底和插入不同厚度的Bi2Sr2CuO(6+δ)过渡层的方法,可以改善Bi-2212相薄膜的结晶质量.表面形貌和导电特性.     

通过Nb，Ti扩散反应制备不同成分的超导体

利用Nb片和Ti片交替组配加工,经扩散反应制备了Ti含量在42.56%-56.62%之间的3种不同成分的NbTi超导线。运用扫描电镜(SEM)观察了Nb/Ti界面的扩散形态及微结构,并对热处理工艺和不同Ti含量对临界电流密度(Jc)的影响进行了讨论。结果表明:随着Ti含量增加,可提高超导线在低场(<5T)时的临界电流密度Jc。该工艺制备的NbTi超导线材的Jc可达到2800A/mm2(5T,4.2K)和4200A/mm2(3T,4.2K)。随着Ti含量的增加,试样的Jc在低场时很高,而在高场时的性能偏低,且下降迅速,而Ti含量低的试样的Jc衰减相对缓慢些。对Ti含量较高的合金,在一定温度下,选用较短的热处理时间,可获得高的Jc,对Ti含最较低的合金,则要求较长热处理时间。     

轧制与拉伸对NbTiTa/Cu多芯复合线超导性能的影响

利用Nb47Ti和Ta片作为原料,经过3次挤压并结合拉伸和轧制2种不同工艺,通过时效热处理制备出了NbTiTa/Cu超导线材.通过标准四引线法测量了2种线材在4.2 K下的超导性能.结果表明,采用拉伸法制备的NbTiTa线材具有更高的临界电流密度,φ1.0 mm的超导线材Jc在4.2 K、8 T下,超导性能达到791 A/mm2.通过对线材的微观组织观察表明:在相同条件下,采用拉伸后的试样芯径大小均匀、铜比均匀、芯丝排列整齐且间距相等.     

Cu含量变化对Bi-2212高温超导材料相演变过程及超导性能的影响

采用共沉淀工艺制备了不同Cu含量的Bi-2212前驱体粉末,并通过分步烧结工艺对前驱体粉末中Cu含量不同所引起的相演变过程的变化进行了系统的分析。结合浸涂法和粉末装管法制备了Bi-2212厚膜及单芯线材。研究结果表明,Cu含量的变化对厚膜和带材在烧结过程中的相演变过程同样具有极大的影响。随着Cu含量的增加,体系的相演化过程发生了改变。最终材料中Bi-2201相的含量逐渐减少,而AEC相的含量逐渐增加。考虑到Bi-2201和AEC对载流过程的影响各不相同,通过系统的优化,获得了最佳Cu含量为x=2.2。在这一成分处,厚膜和单芯带材临界电流密度同时达到最大值。     

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％。     

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。     

Optimisation of Rolling Process for Bi(2223)/Ag Superconducting Tapes by a Statistical Method

Among various HTS (high-temperaturesuperconductor)/metal composites, Bi (2223)/Ag composite has demonstrated to be a veryPromising candidate for large-scale aPPlicationssuch as power cables and magnet coils [1, 2].In the fabrication of high-To superconductingwires or tapes, mechanical deformation is one ofthe most importal processes.In order to achieveoptimal microsthecfore in Ag-sheathed Bi-basedtapes, conditions must be Precisely controlledduring each processing step [3]. Lee et al. [4]…     

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。     

TEM Study on the Ag-BSCCO Interface of Silver-sheathed Bi-2223 Superconducting Tape

ＴＥＭＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＡｇＢＳＣＣＯＩｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＳｉｌｖｅｒｓｈｅａｔｈｅｄＢｉ２２２３ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＴａｐｅＷａｎｇＪｉｎｇ，ＬｉｕＡｎｓｈｅｎｇ，ＷａｎｇＸｉａｏｈｕａ，ＺｈｏｕＹｉｒｕ（王敬）（刘安生）（王晓...     

Sn-6Bi-2Ag(Cu, Sb)无铅钎料合金微观组织分析

利用差示扫描量热计 (DSC)测定了Sn 6Bi 2Ag ,Sn 6Bi 2Ag 0 .5Cu ,Sn 6Bi 2Ag 2 .5Sb三种新无铅钎料合金的熔化温度。结果表明 ,少量Cu的加入能降低Sn Bi Ag系无铅钎料合金的熔化温度 ,而Sb的加入使合金的熔化温度升高。利用光学显微镜 (OM )、扫描电子显微镜 (SEM )、能谱分析 (EDX)对合金的微观组织进行了分析与比较 ,钎料合金的微观组织与冷却条件和合金元素的含量有关 ,Sb的加入使析出相的尺寸细化。硬度测定表明Sn Bi Ag(Cu ,Sb)无铅钎料合金的硬度远大于纯Sn的硬度 ,加入少量的Cu(0 .5 % ) ,Sb(2 .5 % )对Sn Bi Ag系钎料合金的硬度影响较小     

Investigation of small Sn–3.5Ag–0.5Cu additions on the microstructure and properties of Sn–8Zn–3Bi solder on Au/Ni/Cu pads

The formation of intermetallic compounds and the shear strength of Sn–Zn–Bi solder alloys with various (0, 1, 3, 5 and 7 wt%) weight percentages of Sn–Ag–Cu were investigated on Au/Ni metallized Cu pads depending on the number of reflow cycles. In Sn–Zn–Bi solder joints, scallop-shaped AuZn₃ intermetallic compound (IMC) particles were found at the interfaces and in the solder ball regions, fine Bi- and needle-shaped Zn-rich phase were observed in the Sn matrix. After Sn–Ag–Cu additions, an additional Ag–Zn intermetallic compound layer was adhered to the top surface of the AuZn₃ layer at the interface and fine spherical-shaped AgZn₃ intermetallic compound particles were detected in the solder ball regions together with Bi- and Zn-rich phase volumes. After the addition of Sn–Ag–Cu, the shear strength of Sn–Zn–Bi solder joints increased due to the formation of the fine AgZn₃ intermetallic compound particles. The shear strengths of Sn–Zn–Bi and Sn–Zn–Bi/7 wt% Sn–Ag–Cu solder joints after one reflow cycle were about 44.5 and 53.1 MPa, respectively and their shear strengths after eight reflow cycles were about 43.4 and 51.6 MPa, respectively.     

铋系高温超导材料中3321相生成机理

将铋系高温超导粉末在不同的工艺条件下进行焙烧,然后用XRD分析样品中的相组成,并用内标法计算样品中各相的相对含量。通过对Bi-2212相、3321相、(Sr,Ca)2CuO3(2:1相)和CuO的相对含量的变化规律的研究,提出了3321相生成的反应机理。实验结果表明,铋系超导材料中3321相的生成与(Bi,Pb)-2212相的分解是直接相关的。Pb从(Bi,Pb)-2212相中析出引起(Bi,Pb)-2212晶体结构中缺少足够的(Bi,Pb)原子,导致部分(Bi,Pb)-2212相的分解,在生成3321相的同时还生成(Ca,Sr)2CuO3和CuO。