YBCO覆膜导体低成本制备研究

报道新近发展的离子束结构改性(ISM)技术以及同步织构(STEX)技术在YBCO覆膜导体制备中的最新进展。采用TFA-MOD工艺成功的在LaAlO_3(100)衬底上制备出了临界电流密度高达6.5 MA/cm~2 (77K,0T)的YBCO超导薄膜,其超导转变温度接近91K;同时还在LaAlO_3(100)衬底上成功地采用溶胶-凝胶工艺制备出了具有高度外延双轴织构取向的SrTiO_3缓冲层材料;在YSZ(100)衬底上采用溶胶-凝胶工艺制备出了具有高度双轴织构取向的CeO_2缓冲层材料。随后在这两种衬底上采用TFA-MOD工艺沉积的YBCO超导薄膜也获得了超过1MA/cm~2(77K,0T)的临界电流密度。作为制备实用化YBCO超导带材的新路线,在数厘米长的IBAD-YSZ/Hastelloy金属基带模板上,采用低成本化学溶液方法依次制备出了高质量的CeO_2缓冲层和YBCO超导薄膜,获得了高达1.2MA/cm~2(77K,0T)的临界电流密度。为长超导带材的制备打下了很好的基础。提出了在金属基带上制备YBCO覆膜导体的新方法一同步织构(STEX)法。用该方法可以有效解决RABiTS方法中的金属基带热处理变软...     

YBCO超导带材二次冲击恢复过程的模拟及实验研究

YBCO超导带材失超后的快速恢复对于电阻型超导故障限流器(RSFCL)重合闸应对二次故障电流冲击至关重要.当前研究通常将电阻恢复视为带材恢复,在实际的盘式结构中存在复杂的微孔结构,一次冲击恢复至超导态时仍存在大量气泡滞留,影响带材的二次冲击恢复过程.针对典型的微孔结构建立了三维模型,采用CFD模拟并结合大电流冲击实验,...     

高温超导块材的研究进展

近年来,高温超导块材的研究在以下几方面获得了新的进展,即YBCO和稀土REBCO的制备、单晶SmBCO的制备、Bi2223块材的制备、MgB2块材的研究以及REBCO块材的应用研究等.     

高温超导带材低/变温疲劳性能测试系统的研制

实用化高温超导带材(如Bi系与ReBCO高温超导复合带材)在高磁场下拥有较高的临界电流密度、宽泛的温度裕度、较强的抗粒子辐照能力及良好的机械特性,因此这类材料在加速器超导磁体系统、高场超导磁体、超导电力等方面表现出巨大的应用潜力。而作为典型的多层功能复合性材料,虽然高强度的基底层增强了高温超导带材拉伸强度,使其在强磁场、高载流条件下可以承受很高的应力,在其加工与运行过程中,不可避免地受到多种疲劳载荷的作用,从而其临界载流能力会显著地降低,进一步,会造成相应高温超导装置功能性难以达到设计标准等。该文介绍一种自主研制的高温超导带材低/变温疲劳性能测试系统,基于该测试系统:一方面,可以实现对高温超导材料在低/变温、疲劳载荷等环境下力学、热学等宏观参数的实验表征研究;另一方面,可以对高温超导材料开展低温疲劳载荷环境下力-电弱化等临界特性的实验研究。利用所研制的低/变温疲劳性能测试系统,对受拉-压疲劳荷载下的YBCO超导带材的力学行为、载流特性开展了初步的实验研究,并分析了应力比、温度等外部环境因素对实验结果的影响规律等。结果表明:在相同的疲劳次数的情况下,YBCO超导带材的力学性能及载流特性与...     

环氧树脂固化工艺条件对YBCO超导带材临界电流的影响

为了研究固化条件对超导带材临界电流的影响,采用电测法实验测量了多种固化工艺条件下YBCO高温超导带材的临界电流。分析得到热处理温度140℃时,超导带临界电流出现明显退化,温度越高退化越明显;超导带临界电流随着固化时间的延长而降低,处理温度越高,随时间下降的幅度越大,并从超导体钉扎效应的角度对实验结果进行了初步的分析。     

窄流道式MOCVD制备YGBCO超导层研究

金属有机化学气相沉积能连续、快速的沉积高温超导带材YBa₂Cu₃O_7-x (YBCO) 超导层。但金属有机源的利用率与薄膜沉积速率以及沉积一致性难以兼顾, 制备YBCO高温超导带材的成本居高不下。本文提出了一种新的窄流道式反应室以改进薄膜沉积的一致性。在200 mm长度腔体中沉积的280 nm厚的Y_0.5Gd_0.5Ba₂Cu₃O_7-x薄膜J_c分布在3.2~3.5 MA/cm² (77 K, 0 T), 面外、面内半高宽值分别在1.39°~1.49°和1.88°~2.13°, 表面平整致密。YBCO薄膜良好的一致性表明该窄流道反应室对制备YBa₂Cu₃O_7-x超导带材有好的实用性。     

铁磁性基底对第二代高温超导带材交流损耗的影响

对采用不同工艺制备的不同基底的第二代高温超导带材的交流损耗进行了测量,并研究了铁磁性基底对其交流损耗的影响。结果表明,电流较小时,具有铁磁性基底的带材损耗要远大于Norris临界态模型计算值,并且制备工艺的不同也会对带材交流损耗产生一定影响。考虑铁磁基底的铁磁损耗,将铁磁损耗和磁滞损耗进行相加后,实验测量值和Norris模型很好地吻合,说明铁磁基底高温超导带材的损耗具有很大的影响。实验研究结果表明,对于采用PLD工艺制备的YBCO超导带材,基底没有磁性,带材交流损耗不受铁磁损耗影响,而采用IBAD工艺制备的哈氏合金基底YBCO带材和采用RABiTS工艺制备的Ni-W基底YBCO带材,由于基底具有磁性,在通电电流较小时,带材交流损耗不仅要考虑超导体的磁滞损耗,还要考虑基底铁磁损耗的影响。     

实用化高温超导材料研发进展

综述了目前国内外实用化高温超导材料研发的最新进展,系统介绍和总结了Bi-2223、YBCO涂层导体、MgB2线带材和YBCO块材等主要的实用化高温超导材料制备和性能的最新结果.对比了美国、日本和韩国等国家的高温超导材料研发模式,分析了实用化高温超导材料的发展趋势及应用前景.     

分层式前驱坯体对YBCO单畴块材生长和磁通性能的影响

Y-Ba-Cu-O(YBCO)单畴块材通常是由统一分布的YBa₂Cu₃O_7-δ(Y123)和Y₂BaCuO₅(Y211)前驱坯体制备的。然而研究表明熔融生长的超导块材中Y211相粒子的浓度随着远离籽晶显著增大, 造成Y211相粒子的积聚以及限制单畴块材的超导性能。本文通过顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)利用分层式前驱坯体制备了φ23 mm×9 mm的YBCO单畴块材, 并在生长形貌、微结构以及磁通俘获性能方面与常规方法制备的同尺寸YBCO单畴块材做了对比研究。研究结果显示, 使用分层式前驱坯体制备的YBCO单畴块材生长得更充分, Y211相粒子的平均粒径更小、分布更均匀, 并且在磁通俘获性能上有了显著的提高, 同时具备高对称性的磁通分布和强磁通俘获能力, 在77 K环境下最大磁通俘获场高达0.91 T。该结果对进一步提高YBCO超导块材的性能具有很好的参考价值。     

全化学溶胶-凝胶方法在Ni金属基带上金属氧化物的制备及其在YBCO覆膜导体制备中的应用研究

今天,基于高性能YBCO覆膜导体技术的第二代高温超导导线正在得到越来越多的重视和研究.尤其是近几年来,采用全化学溶胶-凝胶方法在金属基带上制备YBCO覆膜导体的技术,由于具有成本低、可以精确控制金属组元的配比、可以在复杂形状表面均匀成膜等特点,引起了世界范围内广泛的兴趣和研究.本文主要报道采用全化学溶胶-凝胶工艺在RABiTS Ni双轴织构金属基带和我们新近发展的ISM工艺Ni双轴织构金属基带上织构金属氧化物(CeO2、BaxSr1-xTiO3)的制备及其表征.着重讲述RABiTS工艺和ISM工艺的不同原理以及在这两种金属基带上织构氧化物的形成过程和结构差别.最后,讲述我们在多层氧化物缓冲层制备方面的一些尝试以及在此缓冲层上YBCO超导层的制备及结果.