GL-I方程在超导磁悬浮涡旋电流元模型中的应用

由于现有超导磁悬浮理论为超导体设置边界,严重限制了对其超导态内部特征的认识,一些参数设置与实际应用情况也有相当距离。为了避免其局限性,根据超导磁悬浮特征,将涡旋电流(VC)作为独立的微磁场源与外磁场相互作用,并取自然边界,经过严格推导,建立了超导磁悬浮力表达式,理论计算与实验观测比较效果良好。用GL-I方程求解超导电子密度可进而提高理论计算精度,结合高分辨率超导磁悬浮力和磁场观测,以期能够建立超导透析技术。     

旋转超导体产生的微弱伦敦磁场的探测

旋转超导体会在其内部产生一均匀磁场,称为伦敦磁场。伦敦磁场的研究具有重要理论和应用价值。本文对微弱伦敦磁场的探测方法进行了初步研究,使用多层超导筒屏蔽外界环境磁场的干扰,采用超导量子干涉器件(SQUID)来读出旋转超导体产生的磁场。通过对冻结磁通产生的干扰信号的有效分离,成功地观测到了伦敦磁场信号.通过理论分析,确定了伦敦磁场探测对应屏蔽性能的要求,对提高伦敦磁场探测信噪比的措施进行了讨论。     

旋转超导铌球在磁场中的力矩分析

由金属铌制成的超导球体,利用超导体的迈斯纳效应悬浮在球腔中,在外磁场的影响下会有少量俘获磁通存在,本文引入球谐函数计算磁场,分析了俘获磁通和外磁场相互作用后对超导转子产生的干扰力矩。在磁场中旋转的超导球体也会产生一个与转速成比例的伦敦磁场,与外部磁场相互作用从而产生干扰力矩作用于超导球。本文从旋转超导球体的电磁特性和磁场分布入手,计算和分析了伦敦磁矩对旋转超导球体的干扰力矩及对超导球体运动的影响。     

超导环的磁化性质研究

计算了双结超导π环、零环及规则超导环阵列的自由能随外加磁场及温度的变化,给出了超导转变温度附近的系统相图。针对高温超导体及低温超导体中出现的顺磁迈斯纳效应,用π结、零结概念,给出了一种简单的理论解释。     

用热等静压在MgB2线中引入的晶体学缺陷的结构

最近,美国洛斯阿拉莫斯实验室的X.Z.Liao等用TEM详细研究了用热等静压方法在MgB2线中引入的缺陷的结构。因为新发现的MgB2超导体具有39K的超导转变温度,具有大的相干长度,较小的各向异性,低的制作成本等很多优点,使得它有可能在4K～30K温度范围,0T～12T磁场下的一些应用中替代低温超导体或Bi系高温超导材料。为了实际应用MgB2超导体,必须使制备的MgB2超导体在高磁场下具有高的临界电流密度,为此必须增加MgB2超导体中的钉扎中心。多种晶体学缺陷,如位错网、堆垛层错、晶界、非超导相等都可作为超导体中有效的磁通钉扎中心。在高Tc…     

超导材料实用化50年的回顾

1911年发现的超导现象是20世纪独特的新发现之一，20世纪50年代中期发现了金属系高磁场超导体，以后又加工成超细多芯线，随着相关技术的发展，其应用向当初未料想的领域拓展。超导MRI已广泛普及，高磁场核磁共振(NMR)已活跃在基因组科学最前沿，大型超导发电机连续运转成功，核聚变装置用的大型超导磁体也投入运行。1987年发现的铜氧化物系超导制得的线材已在100m长的输电电缆上进行实用试验。这样，超导作为关键技术在21世纪的能源、医疗、交通、信息等领域的研究开发正在不断进展。日本东海大学太刀川教授撰文回顾了20世纪50年代金属…     

超导材料

Fullerene纳米晶须超导材料 Fullerene是一种碳素材料，它有可能成为一种重量很轻的超导体。日本筑波市茨城县的国家材料科学研究所的研究人员实验证明了fullerene纳米晶须的超导性。这种具有细纤维状的轻质纳米级碳素材料，可以通过热处理技术来合成。Fullerene超导材料可以是丝状物也可以是布状物，其超导转变温度大约为17K。临界电流密度即使在磁场中也非常之高（105A／cm2），其临界电流密度随着磁场强度的增高而稍有减低，有可能成为性能优良的超导材料。     

YBCO超导块材磁浮力的测试与分析

超导磁悬浮力（F^→）是YBCO超导块材应用研究的重要性能参数之一。影响其值大小的因素不仅与超导体的临界电流密度（Jc）、超导块的直径（r）和永磁体在超导体附近磁场梯度（dH／dZ）有关，也与测试方法有密切的联系。本研究测试了磁浮力与磁铁和样品的间距及磁浮力随保留时间的变化曲线。实验结果表明，磁铁在距样品5mm停留时，磁浮力随着保留时间的延长总的变化趋势是降低的，但逐渐趋于稳定，在30min后，样品磁浮力每10min内衰减率小于1％。     

在烧结过程中控制MgB2磁通钉扎特性

为了用MgB２制做实用装置，必须制备在高磁场下具有高临界电流密度的MgB２超导材料。很多类型的晶体缺陷，例如堆垛层错、晶界、非超导第二相等都可起到有效的磁通钉扎中心的作用。为创造晶体缺陷，在超导体中起局域钉扎中心的作用，可以使用各种方法，例如化学掺杂、离子、中子、脉冲激光以及电子辐照等等。有些技术已在MgB２系统中获得了成功。可是，这些技术虽然提高了MgB２高磁场下的临界电流密度，但却降低了材料的转变温度TC。最近，美国洛斯阿拉莫斯（LosAlamos）国家实验室，超导技术中心研究出一种在烧结过程中直接产生有效的…     

径向型超导轴承的计算和实验研究

针对应用于离心式氦气冷压机的径向型高温超导磁悬浮轴承,给出了永磁转子磁场计算和结构设计方法,并开展了轴承径向力和径向刚度的计算研究,搭建了超导轴承性能测量平台,开展了轴承转子空间磁场测量和轴承性能测试。计算和测试结果表明,磁场计算方法可行,且结果准确,在距离永磁转子外表面1 mm处的最大外磁场强度约为0.5 T。轴承径向力在场冷和零场冷条件下的计算结果均随转子偏心量的增大而增大,与测试结果在线性度和趋势上具有很好的一致性。本文实验轴承径向刚度测试值为362.4 N/mm,与场冷条件下的径向刚度计算结果334.594 N/mm接近。本文所述的径向轴承磁力计算方法可用于超导轴承径向刚度的定性计算和设计,对超导轴承的应用研究具有一定的指导意义。     

高温超导块材磁体悬浮系统的振动特性

指出了非直接场冷磁化产生的高温超导块材磁体在应用磁场中实现了稳定的悬浮或悬挂现象。利用Lakeshore公司的电磁铁和场控仪产生的均匀磁场作为磁化外场时,单块YBCO高温超导块材磁化率为77.8%,在应用外磁场下实现稳定悬浮的磁化外场区间仅为0.057～0.121T。为了验证高温超导块材磁体悬浮系统的稳定性,使用了一个随机信号形式的激励源,其幅值在0～14.5N之间且频率范围为0～400Hz。振动特性分析表明,高温超导块材磁体悬浮系统具有低频共振高频隔振性能;系统共振频率和动态刚度随着磁体俘获磁场的增大而增大;系统的阻尼系数表现出明显的先增后减的非线性特征。当超导磁体俘获磁场为0.091T时,即悬浮间距8mm,HTSMagnet-PM系统表现出最佳的动态特性,抗外界干扰能力最强。因此,这种非直接的场冷磁化方式产生的稳定悬浮现象,使得引入块材磁体成为了高温超导磁悬浮系统中可行的能量储备或改善系统稳定性的方法。     

强磁场对纯铁渗碳的影响

研究了稳恒磁场(0T、1T和12T)对纯铁渗碳行为的影响。试验发现,当磁场方向与渗碳表面垂直时,施加强磁场将促进渗碳过程的进行,且随着磁场强度的增加,这种促进作用增强;当磁场方向与渗碳表面平行时,施加磁场则抑制渗碳过程,且随着磁场强度的增加,其抑制程度也加强。     

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。     

铝电解槽三维稳态磁流体动力学建模

建立了三维、三相铝电解槽磁流体动力学仿真模型,对220kA电解槽电-磁-流场进行了计算。结果表明,熔体在磁场内作相对运动产生的电场改变了长轴方向和短轴方向水平电流密度分布,并进一步影响了垂直电磁力分布;该槽铝液中心最大流速15.0cm/s,平均流速4.6cm/s,界面变形2.0 cm。     

Evaluation and Control of Mechanical Degradation of Austenitic Stainless 310S Steel Substrate During Coated Superconductor Processing

The superconductor industry considers cold-rolled austenitic stainless 310S steel a less expensive substitute for Hastelloy X as a substrate for coated superconductor. However, the mechanical properties of cold-rolled 310S substrate degrade significantly in the superconductor deposition process. To overcome this, we applied hot rolling at 900 °C (or 1000 °C) to the 310S substrate. To check the property changes, a simulated annealing condition equivalent to that used in manufacturing was determined and applied. The effects of the hot rolling on the substrate were evaluated by analyzing its physical properties and texture.     

超导块材磁体在高温超导磁悬浮车系统中的两种潜在应用

研究了超导块材磁体在高温超导磁悬浮车系统中的2种潜在应用。高温超导YBCO块材经过Lakeshore恒磁场充磁机充磁之后,利用高温超导磁悬浮测试装置研究了其在永磁轨道上方的悬浮和导向性能;实验发现2种不同充磁方向励磁的块材磁体表现出明显不同的行为,其中一种对悬浮力帮助比较大,另一种则对导向力帮助比较大。这一结果可以为某些特殊需求(如重载、弯道运行等)的高温超导磁悬浮车系统设计提供一定的实验依据。     

脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固及力学性能的影响

在Mg-Gd-Y-Zr合金凝固过程中施加不同频率的脉冲磁场,研究脉冲磁场对Mg-Gd-Y-Zr合金凝固的影响.实验结果表明,脉冲磁场使Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒细化,在频率为5 Hz条件下获得最佳的晶粒细化效果,平均晶粒尺寸从未加脉冲磁场条件下的65 pm细化到37 pm.脉冲磁场的搅拌导致熔体磁过冷及熔体温度梯度降低是晶粒细化的主要原因.脉冲磁场的施加使抗拉强度和延伸率较常规铸造合金分别提高了4.8%、78.5%.     

应力和晶粒组织对磁畴动态特性的影响

近年新兴的磁光成像技术,特别是磁畴动态特性可视化技术,为评估铁磁材料的应力状态提供了一种新的磁检测方法。为研究应力和晶粒组织/晶界对磁畴动态特性的影响,通过磁光成像装置,观测取向硅钢片在施加不同的应力和外加磁场时表面磁畴结构的变化。结果表明:应力作用下,附加磁畴数量减少,从点状附加磁畴转变为长条状主磁畴,且应力增加会使主磁畴平均宽度减小,主磁畴完全翻转所需要的磁场减小;外加磁场作用下,可使磁畴向磁场方向转动,磁场强度的增加,使与外加磁场同向的磁畴面积增加。同时,晶粒组织结构和内部的各向异性,以及晶界处的能量和钉扎作用,都会影响磁畴结构和磁畴壁的运动状态。研究结果有助于理清铁磁构件的磁弹耦合效应和磁检测技术的微观物理机制,为提高应力评估的灵敏度和可靠性提供重要的科学依据。     

Shape of the nuclear magnetic resonance line in anisotropic superconductors with an irregular vortex lattice

The NMR line shape in type-II superconductors has been constructed with allowance for a change in the nonuniform magnetic field of an irregular vortex lattice near the surface of a superconductor. The NMR line shape is shown to change as a function of the irregularity of the vortex lattice rather that being simply broadened. This change is related to a lowering of the local symmetry of the irregular vortex lattice in the superconductor. This circumstance can substantially change the conclusions regarding the vortex-lattice type and the superconductor parameters that are usually drawn from the NMR line shape.