TU1无氧铜钎料制备铌和316L不锈钢接头微观组织和力学性能研究

铌和不锈钢的连接可以降低超导射频(SRF)腔体的成本,因此引起超导加速器领域的极大兴趣。在本文中,我们报道了采用TU1无氧铜作为填充材料进行反应堆级铌与316L不锈钢连接的真空钎焊技术,研究了样品和过渡接头在不同温度下显微组织和力学性能。显微组织表明形成了脆的金属间化合物层并观察到结合面有扩散现象发生。虽然在结合面有脆性金属间化合物形成,但并不影响其在SRF腔中的使用。在室温(300 K)和液氮温度(77 K)下进行了拉伸测试和剪切测试。在液氮温度下,抗张强度高于其在室温下的抗张强度,而由于脆性金属间化合物的存在导致其液氦环境下剪切强度低于室温环境。由于我们严格控制焊缝厚度,使过渡接头的剪切强度高于样品的强度。最后我们对过渡接头进行真空漏率测试结果显示其真空漏率均好于1.1×10_^-11 mbar.L/s,这表明真空钎焊技术适用于低温下使用的高真空容器,例如用于SRF腔的不锈钢氦容器。     

TU1无氧铜钎料制备铌和316L不锈钢接头的微观组织和力学性能（英文）

采用TU1无氧铜作为填充材料进行了反应堆级铌与316L不锈钢连接的真空钎焊,研究了样品和过渡接头在不同温度下的显微组织和力学性能。显微组织表明形成了脆的金属间化合物层并观察到结合面有扩散现象发生。虽然在结合面有脆性金属间化合物形成,但并不影响其在超导射频(SRF)腔中的使用。在室温(300 K)和液氮温度(77 K)下进行了拉伸测试和剪切测试。在液氮温度下,抗张强度高于其在室温下的抗张强度,由于脆性金属间化合物的存在导致其在液氮环境下抗剪切强度低于室温环境。由于我们严格控制焊缝厚度,使过渡接头的抗剪切强度高于样品的强度。最后我们对过渡接头进行真空漏率测试。结果显示,其真空漏率均低于1.1×10~(-9) Pa·L/s,这表明真空钎焊技术适用于低温下使用的高真空容器,例如用于SRF腔的不锈钢氦容器。     

我国MgB2超导材料制备取得突破性进展

MgB2作为一种新型的超导材料，其临界温度(Tc)相对较高，价格低廉，制备简单，在超导磁体和超导电缆方面具有很好的应用前景。我国在MgB2超导材料制备、试验线圈的制作和电磁性能的研究方面走在世界前列。最近，中国科学院电工研究所对西北有色金属研究院超导研究所和中国科学院电工研究所应用超导重点实验室制备的MgB2线材和带材进行了临界温度和交流损耗的测试。     

爆炸焊接制备超导射频腔的铌-316L不锈钢过渡接头

Nb/316L不锈钢过渡接头的研究可以为改进超导射频腔氦夹克的材料带来新的突破。本文利用爆炸焊接方式进行了铌和316L不锈钢的连接。为了观察复合材料的性能,对爆炸焊接和热处理后的复合材料进行了结合面微观结构和力学性能研究。微观结构研究表明结合面没有脆性金属间化合物形成且复合材料热处理后没有发现结合面有元素扩散。我们还对复合材料进行了室温和低温环境下的拉伸测试、剪切测试和弯曲测试。拉伸测试结果表明液氮温度下复合材料的强度高于室温环境,同时还观察到在液氮环境下复合材料有分层现象出现。最后我们进行了Nb-316LSS过渡接头的设计、加工和真空检漏,结果表明真空漏率满足工程要求,从而验证了Nb-316LSS复合材料用于SRF超导腔体氦夹克的可行性。     

不同气隙高度下高温超导直线电机样机的性能

本研究设计制作的高温超导直线同步电机样机中,次级使用由Y-Ba-Cu-O带材绕制成的4个跑道型硅钢芯超导线圈,以传统的铜线绕组作为初级,其中4个次级超导线圈串联并在其背部附加铁轭。通过改变初次级间的气隙,研究了不同气隙高度下该样机的推进力和法向力。结果表明,在气隙高度较低时,推进力随着气隙的增大迅速衰减,而气隙高度较高时,推进力的衰减减弱。并且本直线电机样机的推进力密度为117 N/m,而只用了不到16 m长的超导带材。可为今后大型直线同步电机的设计提供参考     

一种新型超导混合磁悬浮轴承的悬浮力特性分析

针对普通高温超导磁轴承刚度小、承载力低、悬浮间隙难以调节等不足,设计了一种由永磁体、超导块材及超导线圈组成的新型悬浮系统。在此基础上,利用临界态模型及商用有限元软件分析了其悬浮力随间隙变化的规律,通过分析对比,证明了仿真计算与实验测试具有良好的一致性。研究结果表明:引入超导线圈可提高轴承的承载能力,增大轴承刚度,便于调节悬浮间隙,有利于其高速稳定运行,同时还能降低系统的功耗。     

日立公司开发出开敞式超导磁共振成像系统

日立医疗系统美国公司已得到食品药物管理局的许可，允许经营他们新开发的“牛郎星”开敞式高场磁共振成像系统。“牛郎星”是日立公司首台使用开敞式超导磁体的磁共振成像系统，并将在芝加哥举行的北美放射学会年会上进行介绍。这种系统将高磁场下的高性能和开敞式磁共振的优点集于一身，不仅使图像质量大大提高，而且处理病人的能力也极大增强。由于使用了开敞式永久磁体系统，病人在接受治疗时感觉更加舒服，系统操作起来也更加方便。这种系统的磁场强度达到0.7T，具有很高的磁场梯度，不仅成像速度快，而且分辨率高。为实现这种高场成…     

ITER热锚TIG钎焊采用铜基钎料致316L不锈钢渗透裂纹的研究

热锚是安装在ITER磁体支撑上,内部通有液氦,用以减少磁体支撑对超导线圈的热传导,保证超导线圈正常运行的一个关键部件.由于磁体支撑运行在低温,强电磁力冲击等复杂环境下,故要求热锚连接应具有较高的强度、韧性以及热导率.采用铜基钎料的TIG钎焊被选为热锚安装的主要方法,但是工程测试结果显示,由于在焊接过程中铜基钎料渗入316L奥氏体不锈钢晶界并沿着晶界扩展,导致不锈钢管出现裂纹并产生泄漏.通过金相、扫描SEM以及能谱EDS对采用不同钎料不同钎焊方法制作的接头试样进行分析对比,得出液态金属对固态金属的扩散渗透以及焊接部位所受应力都是影响液态金属渗透致裂的重要因素,在二者共同作用下导致固态金属脆化并出现裂纹.     

利用超导马达在常压下输送液态氢

日本九州大学超导系统科学研究中心的柁川一弘教授开发了一种利用超导的泵系统，在常压下成功的输运了液态氢。采用在液态氢中电阻转变为零的“MgB2”超导材料制作成超导马达和液面计，并进一步将它们组合从而开发成功超导泵系统。     

多通道超导量子干涉仪的自动控制系统

为了方便射频超导量子干涉仪(rfSQUID)的广泛运用,研制了多通道射频超导量子干涉仪自动控制系统,系统可完成对多路超导量子干涉仪工作点自动调整和存储,实现了对多通道rfSQUID有效信号的处理和输出。并对系统工作的原理、硬件电路和相关的软件设计作简要介绍。     

涡流检测在制备NbTi/Cu六方单芯棒中的应用

利用涡流检测技术可以检测NbTi/Cu六方单芯棒表面铜层中的缺陷。采用外穿过式差动线圈检测方法,对NbTi/Cu六方单芯棒实现涡流探伤。结果表明,涡流检测方法能够有效检测出六方单芯棒表面铜层中存在的夹杂、面上压伤及磕伤等缺陷,保证了单芯棒的质量。涡流检测方法有利于控制超导线材的质量。     

接收线圈位置对脉冲涡流检测灵敏度的影响

研究了对带包覆层管道的内部腐蚀进行脉冲涡流检测时,接收线圈的位置变化对检测灵敏度的影响,进行了探头置于激励线圈下不同位置的有限元仿真和试验研究。有限元仿真结果表明:在轴向和周向2个方向都是当检测线圈位于激励线圈边缘正下方时检测效果最好,其灵敏度分别为0.61、0.60。验证试验表明:在轴向和周向2个方向上,最佳检测位置都是位于激励线圈边缘正下方,其灵敏度分别为0.26、0.27。试验结果与仿真结果基本一致,表明接收线圈在激励线圈外边缘正下方附近时,检测灵敏度达到最大。研究结果有助于带包覆层管道腐蚀的脉冲涡流检测的传感器设计。     

ITER校正场线圈盒真空电子束焊接分析

校正场线圈是ITER大型超导磁体系统的重要组成部分,在线圈盒焊接过程中,若线圈盒内表面与对地绝缘接触部分的温度过高,将影响校正场线圈的超导绝缘性能。文中应用有限元焊接模拟软件SYSWELD对线圈盒的电子束焊接过程进行了数值模拟,利用双椭球热源与3D高斯热源的组合热源模拟真空电子束焊独有的钉形热源,得到了与实际较为相符的熔池形貌;确定了接触点上的温度分布,并分析其对校正场线圈的影响;同时,对比了不同线圈盒结构的温度场分布,从而得到能够保护对地绝缘的合理肩部尺寸。     

Design of a 400 N and 12 mm Mechanical Air Gap High Temperature Superconducting Linear Synchronous Motor

The static thrust output on a superconducting coated conductor coil at different excitation and alternating current suspended above a three phase alternating current long-stator comprised of copper coils is presented. Excitation current up to 45 A was applied through the superconducting coil acting as the excitation system of the superconducting linear synchronous motor (SLSM), alternating current up to 9 A was applied to the armature and magnetic air gaps of 10 and 15 mm were investigated for four differen...     

薄镀锌钢板点焊超声谐振检测

研究了低频超声探头的谐振特性,并将这种谐振特性用于镀锌薄板的点焊检测中.采用接触式低频探头对点焊进行检测时,检测探头能够接收到未焊薄基板产生的半波谐振高频信号,这些半波谐振信号的高频部分处于探头频带外的奇数次谐振频率附近.通过小波包变换的方法可以将这些高频信号从检测信号中分离出来并用于点焊的质量评价.分析小波包变换中各尺度信号,获取了能够评价焊核质量的超声波特征值并将这些特征值与点焊力学性能联系起来,提供了一种能够定量评价点焊质量的超声无损评价方法.此外,采用低频探头对点焊进行检测较之普通检测方法将大大降低检测成本.     

偏心齿轮对压力机的振动影响分析

机身振动是影响机床精度、寿命及所生产零件质量的关键因素,偏心齿轮对压力机振动的影响分析日益受到重视。根据某型号压力机的结构建立三维模型,运用有限元分析软件,按照压力机的实际工作情况进行静力分析,综合各部分的变形量,得到压力机的等效刚度。建立压力机空转状态下的振动模型,提出相应的计算方法,得到压力机振动的固有频率及振幅与偏心齿轮转动角速度的变化关系,从而可以避免压力机的共振现象。在理论计算的基础上进一步实践检验,分析数据,得到偏心齿轮在给定的转速下偏心距、偏心齿轮质量与振幅的变化关系,为压力机空转时的振动设计提供合理的优化方案。     

传导冷却无绝缘高温超导二极磁体的研制

本文研制了一台中心磁场为1.5T的传导冷却型的无绝缘高温超导二极磁体,它主要由常温铁芯、高温超导双饼线圈以及低温恒温器等组成。铁芯的极头采用圆柱形结构,极头之间的距离为120mm。其中,每个线圈匝数为176匝,磁体的运行电流为286A。线圈冷体由一台GM制冷机进行冷却,运行温度小于20K。本文主要介绍高温超导磁体的设计以及所使用高温超导带材的载流性能,并对无绝缘线圈在装入铁芯前和装入铁芯后的充电和放电特性进行了测试研究。通过测试得到了该磁体充电延迟时间常数,并且测试结果表明,在励磁电流为286A时,中心磁场强度达到了设计要求。     

超导球转子悬浮特性分析及实验研究

介绍了超导球转子的悬浮结构和原理。讨论了悬浮结构的电磁分布特点和悬浮力的计算。进行了超导球转子的悬浮实验,通过控制悬浮电流可将转子悬浮在旋转轴方向上的任意高度。结果为进一步提高转子悬浮的稳定性和刚度提供了参考。     

基于水浸超声的ITER超导线缆铠甲套管无损检测方法

ITER托卡马克装置极向场线圈需要大量CICC超导线缆,不锈钢铠甲套管是其重要组成部分,具有承力和液氦冷却剂容器的功能。为确保极向场线圈的安全,需要采用无损检测方法对套管产品质量进行检测、控制。由于PF线圈不锈钢套管外方内圆的截面形状,目前国内尚未确立对应的无损检测方法,需要开发新的检测系统。针对上述问题,提出了基于常规水浸超声与相控阵水浸超声的无损检测方法,通过制作包含人工缺陷的模拟试件,对水浸超声检测方法的有效性进行了试验验证,结果表明,该方法可满足铠甲套管的无损检测要求。     

35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器的高温超导磁体

介绍了35kV/90MVA饱和铁心型超导限流器中超导直流励磁磁体的仿真、设计、制作及相关实验,该磁体使用了17.6km超导带材,额定安匝数为141000安匝。利用磁场仿真计算获得磁场分布,并根据磁场分布及超导带材磁场下Ic的衰减特性,采用多饼串并联结合的方法优化磁体设计,既降低了磁体中的感应电压,保证了磁体的励磁能力,增强了磁体的稳定性,又节约了材料与成本。通流实验和磁场测量检验了设计方法的正确性,证实了磁体通流能力满足设计要求。