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%。     

宏域微成形与铋系超导带材的加工

铋系高温超导带材是目前唯一能够实现工业化生产并已在强电、弱电领域应用的超导材料,主要加工手段是多道次的拉拔和轧制塑性成形,是一种典型的"宏观作用,微观成形"多芯多场塑性成形过程,即宏域微成形.本文提出了宏域微成形原理和理论框架,包括:宏域微成形的特征、成形尺度的界定、直接微成形与宏域微成形的相互关系、尺度效应、材料组织效应、摩擦效应和温度效应等.采用基本实验测试、计算建模、理论分析和工艺实验来开展宏域微成形的基础科学研究,并提出了可应用于实际生产的节能高效的工艺方案,以指导铋系超导带材的加工成形.     

Bi系高温超导带材中的塑性微成形技术

随着塑性成形技术向着"极端"方向发展,塑性微成形方法的研究成为学术界和工业界中的前沿领域之一,Bi系高温超导带材作为目前唯一的一种已实现工业化生产的超导材料,它的加工过程就是典型的多芯多场塑性微成形过程;文章从实验和计算方面介绍该塑性微成形的特征,涉及超导粉体材料的本构行为、拉拔和轧制的加工过程,并对Bi系高温超导带材中的塑性微成形的研究现状进行评述.     

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。     

铋系高温超导粉体的制备

首先采用喷雾热分解法制备了铋系超导粉体，然后对得到的粉体进行焙烧处理，焙烧时采用不同的工艺参数，包括温度、保护气体的氧分压等。利用XRD，SEM等分析手段，研究了焙烧后粉体的粒度分布，形貌，相组成及其均匀性等。最后，采用粉末套管法将焙烧后的超导粉体制备成单芯超导带材，在形变热处理后，带材样品获得了超过30A的临界电流。     

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。     

Bi系超导多芯带材冷压成形的研究

在国内首次采用连续冷压成形工艺制备超导多芯带材。介绍了工艺的成形机理、试验装置,着重介绍了压模过渡区对带材超导性能的影响,并优化出过渡区的曲线方程。     

Bi系超导多芯带材冷压成形的研究

在国内首次采用连续冷压成形工艺制备超导多芯带材。介绍了工艺的成形机理、试验装置，着重介绍了压模过渡区对带材超导性能的影响，并优化出过渡区的曲线方程。     

复合Bi系超导多芯带材轴向荷载作用下的临界电流退化模型与分析

超导材料由于在外部载荷作用下表现出的超导性能退化效应严重制约了其工程实际应用。基于脆性纤维金属基增强复合材料损伤理论,应用Weibull分布函数建立了轴向荷载作用下的复合多芯Bi系超导带材的力学变形对临界电流影响的退化模型。给出了轴向加载和卸载过程超导带材临界电流随轴向应变的变化关系;并对超导带材不同初始损伤以及预应变情形下的临界电流随轴向应变的变化关系和退化进行了理论预测,能够给出与实验结果吻合良好的轴向应变对临界电流的退化影响。     

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…     

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。     

应变方式对Bi-2223/Ag超导带材中微裂纹的形成及临界电流的影响

对比研究了拉伸、弯曲和压缩3种应变方式对Bi-2223/Ag高温超导带材中微裂纹的形成以及临界电流的影响。实验结果表明:带材的临界应变值在不同的应变方式作用下表现出明显的差异。同时,超导芯中裂纹的扩展途径也有所不同,弯曲时裂纹从带材上表面向内扩展,而拉伸时裂纹的产生则具有随机性。重点讨论了带材内部微裂纹的产生机理,实验发现,带材在拉伸过程中产生轧向裂纹和横向裂纹,而在压缩过程中以轧向裂纹为主,横向裂纹较少。正是这两种裂纹的交互作用导致带材临界电流的降低。     

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]…     

Deformation processing of high-Tc superconducting oxides

Plastic deformation and texture development in polycrystalline YBa₂Cu₃O_{7? δ} has been studied to expedite the process development of high-critical-temperature (high-T_c) superconducting wires and tapes. It is anticipated that deformation texture will be a major processing consideration in terms of maximizing critical current density, assessing conductor-fabrication options in light of critical current density, and developing such mechanical properties as strength, toughness and thermal fatigue. The intrinsic texture development in YBa₂Cu₃O_{7? δ} deformation processing should be highly beneficial, insofar as the c axes of the crystals tend to become oriented along the compression axis. This means that conducting tapes and wires formed by rolling, extrusion and drawing can develop textures with the c axis in the transverse or radial direction, thus maximizing the flow of current along the length of the conductor.     

Bi2223超导带材的机械性能的改善

通过在超导芯部引入Ag合金的方法制备了新结构单芯和多芯带材，并研究了此种带材机械性能，以及其相对于普通Bi-2223超导带材变化。这种新结构提高了Bi-2223超导带材抗拉伸应变的能力。在拉伸应力的作用下，单芯样品的屈服强度和σ0.2不可逆应变极限εirr和普通样品相比均有较大幅度的提高，其中的最大不可逆应变极限εirr约为0．32％，最大屈服强度σ0.2约为85MPa。多芯样品的最大不可逆应变极限εirr约为1．1％，最大屈服强度σ0.2约为160MPa。实验证明添加合金丝提高了纯银包套多芯带材的不可逆应变极限εirr，并减弱了临界电流的退化速度。但对合金包套的带材影响不大，这时合金包套对于带材的力学性能起主要作用。     

铋系高温超导带材内部组织结构分布不均匀的分析

观察了Ｂｉ—２２２３带村内部组织结构的变化。测定了带材内导电性能不均匀和轧制及冷压过程变形不均匀的关系     

INFLUENTIAL FACTORS ON CRITICAL CURRENT DENSITY OF Ag-SHEATHED Bi-2223 TAPES

The silver-sheathed Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-0(Bi-2223)superconducting tapes hase been fabricated by the powder-in-tube method.In the prcess.we investigated the effects of theparticle size,rolling and pressing on J_e and found that the J_e value can be affected greatlyby the three factors.     

7芯复合包套Ba1-xKxFe2As2线带材的显微结构与超导性能研究

传统Ag包套与铁基超导材料具有良好的化学相容性以及塑性加工特性,但是其机械强度低;而采用复合包套来制备高强度Ba1-xKxFe2As2铁基多芯线带材是一种直接高效且成本低廉的方法。本研究选取高强度高延展性的Ag/Nb/Cu三层复合包套,从线带材包套尺寸、冷加工工艺和中间退火等方面进行优化,获得了结构稳定且易于加工的Ba1-xKxFe2As2多芯线带材。Ag/Nb/Cu复合包套Ba1-xKxFe2As2线带材的多芯孔型完整并且分布均匀,超导填充因子约为25.3-28.0%,并且具有较好的力学性能。Ba1-xKxFe2As2多芯带材的转变Tc为37.5 K,M-H曲线表明样品具有较强的内在磁通钉扎能力。在4.2 K和2 T下其传输Jc约为1.0×104 A/cm2,在10 T时传输Jc仍然保持为8.7×103 A/cm2。