中心Mg扩散工艺6+1芯MgB2线材的制备及其性能

采用中心Mg扩散工艺(IMD)设计并成功制备了2种不同导体结构(Cu和CuNb芯)的百米级MgB₂线材，分别测试了线材的力学性能和超导传输性能；超导层临界电流密度(Layer Jc)达到4.3×105A/cm2(4.2K,4T)。采用不同方法分析了2根线材纵向MgB₂超导层分布的均匀性，发现随着线材直径的减小，超导层分布更趋于均匀化，Φ0.8mm的线材基超比波动范围最小，基超比极差为0.02;MgB₂层分布均匀性的研究显示该线材中Mg、B密度分布均匀性良好；超导电性的测试结果显示Cu替换芯线材临界电流Ic比CuNb替换芯线材临界电流Ic高出19A(4.2K,4T)，而Jc性能基本一致；相同磁场强度下Cu替换芯线材载流均匀性与稳定性(n)均高于CuNb替换芯线材n值。该研究结果表明IMD工艺制备的MgB₂线材能应用于绕制小型磁体以及Mg/B/Nb/Monel基体能够开发百米级高性能的MgB₂线材。     

第二代YBCO高温超导长带的进展

2002年,日本一家材料研究所把制作50m长高性能Y-123系超导线材作为年度努力的目标,并已制作出46m长,在液氮温度下通过74A的Y-123系超导线,这是世界上最长的Y系超导线,这一成果已发表在2002年ISS2002国际超导会议论文集上。Y系氧化物超导材料在高场下具有比Bi系线材更高的临界电流密度。因此,已成为人们竞相开发的第     

近期超导电性研发亮点（Ⅰ）

MgB２的发现和发展Tc为４０K的新金属间化合物超导体MgB２超导电性的发现是全球超导界２００１年最重要的事件。涂层导体虽然米级的涂层超导体的Jc还达不到１MA／cm２，但世界各实验室研制涂层超导体的性能和长度都大有长进。日本藤仓制成３０m长带，Jc达１MA／cm２（在IBAD上），德国最近用激光沉积制成１０m长３．５mm宽带，Ic７８A，Jc达２．２３MA／cm２（７７K，自场），目标为１年半后制出８０m～１００m涂层导体。美国LANL和ORNL投资６００万美元，计划在２００３年生产１００m带，２００４年有超导变压器和发电机样机产…     

最长的超导线材研制成功

日本中部电力公司与フジクラ公司合作研试成功了一种能生产当前属于世界上最长的超导线材合成新技术。确立了钇系超导线材的超导晶体的生成六阶段合成工艺 ,并建成 2 4ｈ连续供给液氮以维持线材处于超导状态的系统。每小时以 10ｍ的速度可连续合成 10 0ｍ长的超导线材。液氮供给系统的泵和喷嘴都是经过改进的 ,使得能够进行连续的供给运转。今后 ,将进一步开发具有实用化水平的 5 0 0ｍ以上长度的超导线材制造系统最长的超导线材研制成功@启明     

MgB2／Cu线圈的研究进展

从发现具有39K超导转变温度的MgB2超导体至今,在制做各种类型MgB2实用导体方面已取得很大进展,特别是在提高各种金属外壳MgB2线材的临界电流密度方面的研究更引人注目。过去已报道过的实验表明,MgB2超导线在4K～30K具有105A/cm2～106A/cm2数量级的相当高的临界电流密度,在磁场中也有尚佳表现。但是,所报道的实验结果几乎都是在几厘米长的短样品上获得的。回顾Bi系高Tc超导体,发现它之后没几个月就报道了高临界电流密度长线的实验结果。对比之下,可以看出制做长MgB2超导线的困难。要想使MgB2超导线有大尺寸的实际应用,必须制做出长线…     

采用全化学溶胶--凝胶工艺制备YBCO覆膜导体

采用TFA-MOD工艺在LaAlO3(100)衬底上制备了临界电流密度高达1.5 MA/cm2(77 K,0 T)的YBCO超导薄膜材料,其超导转变温度接近91 K;同时还在LaAlO3(100)衬底上采用溶胶-凝胶工艺制备了具有高度外延取向的Ba0.5Sr0.5TiO3缓冲层材料,在此基础上采用TFA-MOD工艺沉积的YBCO超导薄膜也获得了高达0.25MA/cm2(77 K,0T)的临界电流密度.     

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.     

超导在军事上的应用

超导体具有零电阻、抗磁性及其结构的约瑟夫逊效应 ,使超导技术成为国内外军事界普遍关注的具有巨大发展潜力的高技术 ,尤其是液氮温区的高温超导体的发现及发展。今后 10年将是高温超导向实用化和商品化发展的关键时期 ,其中高Tc 超导(HTS)Bi 2 2 2 3带材具有易成材、高转变温度、高临界磁场、高临界电流密度等优点 ,是制备超导磁体的首选材料。目前国内已能制备千米级高性能实用Bi系高温超导长带、大尺寸高性能YBCO高温超导块 (直径10 0mm) ;同时第 2代YBCO涂层导体和新颖的MgB2 超导材料也在向高性能、实用化线材长带方向发展。国…     

高温超导体Bi2Sr2CaCu2O8+δ的能斯特效应

系统地测量了略过掺杂的高温超导体Bi2Sr2CaCu2O8 δ单晶的电阻率、霍尔效应和能斯特(Nernst)效应,发现磁通涡旋运动产生的能斯特信号从超导临界温度(Tc=83 K)一直延续到远高于Tc的某一温度(T0=105K).从正常态电阻率温度关系偏离线性点确定的赝能隙打开的特征温度(T*)为120 K,但从磁阻和霍尔效应确定的超导涨落起始点约为105 K,与类磁通激发的能斯特信号的起始温度点T0相吻合.这些结果表明:在略过掺杂的高温超导体中Tc以上温区存在的能斯特信号可能是超导涨落所导致的,与欠掺杂的高温超导体中的情况不同.     

高临界电流密度NbTiTa/Cu超导线材

将Nb片、Ti片、Ta片在Cu包套中按照周期的次序…TiTaNbTaTi…排列,然后通过真空焊封、热等静压、热挤压制成61芯NbTiTa/Cu复合体,对复合体在700、600、500℃进行扩散热处理,最后进行减径加工得到φ0.2 mm的NbTiTa/Cu超导线材.在500℃扩散处理后,61芯NbTiTa/Cu超导线材在4.2K的临界电流密度(磁场强度)为5290.29 A/mm2(3T),3782.14 A/mm2(4T),2865.8 A/mm2(5T),1882.65A/mm2(6T),达到国外传统工艺NbTiTa/Cu超导线材临界电流密度的较高水平.在600℃扩散处理的NbTiTa/Cu超导线材的临界电流密度很低,主要是由于扩散温度高,芯丝的成分趋于均匀,从而缺乏α-Ti磁通钉扎中心所致.     

11m长YBCO涂层导体的J_C达到3×10~4A/cm~2

据 2 0 0 2年超导周刊报导 ,日本富士公司一个研究小组用 3段化学气相沉积技术 (CVD)在没织构的轧制银带上制做出具有 3× 10 4A/ cm2 (77K,0 T)临界电流密度的 11m长 YBCO涂层超导带。临界电流密度是用直流四引线方法测量的从头至尾整根超导带的 JC。主要工艺参数是 :沉积速度约 3m/ h,相当快 ,可以满足实际连续制做工艺的要求 ;沉积温度 80 0℃ ;总压力 5 0 0 Pa,氧分压 130 Pa～ 14 0 Pa。YBCO层的厚度约为 0 .35μm,在 YBCO层上还用磁控溅射沉积一层 3μm厚的银保护层。横截面用透射电子显微镜观测结果表明 ,在各沉积层之间没…     

含铅化合物在BSCCO粉末热处理中的形成与氧释放及吸收关系

为了提高(Bi，Pb)-2223／银超导带材的传输性能，其制备工艺近几年有很大的改进。目前采用PIT法，制备的150m长的(Si，Pb)-2223／银超导带材，在77K和自场下，工程电流密度Jc达到了18kA／cm^2。Bi-2223带材的质量，主要依赖于前驱粉末、机械变形、退火气氛、温度、时间及精确的升温和降温速率等工艺参数。关键是要控制(Bi，Pb)-2223相的形成。     

德国哥廷根大学在涂层导体研制中处于技术领先

由赫尔伯特·福瑞哈特教授(Herbert Freyhardt)领导的研究小组制作成功10m长YBCO涂层导体带，这是迄今为止报道的最好结果。他们在离子束辅助沉积带上用激光法沉积YBCO，制备出10m长，3.5mm宽的带，临界电流密度Jc达到2.23MA/cm2。首尾相连测量的临界电流为78A(77K，自场)。相当于223A/cm宽。他们还制备了一根1m长，1cm宽的带，这根带的涂层厚度为2.4m，首尾相连载流317A(77K，自场)。他们确信，可以将超导带的电流提高到400A，他们的目标是在1年半之内制出高质量的80m~100m长带。这钢基带，用离子束辅助沉积织构化的三氧化镱稳定的…     

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。     

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…     

磁共振成像超导接收线圈品质因数的实验研究

射频接收线圈是磁共振成像系统中的重要部件,主要针对超导接收线圈的品质因数进行实验研究,并给出了测试原理和方法。使用一种双探测线圈法对Bi2223/Ag超导带材制作的接收线圈在室温和液氮温度下的品质因数进行了测试,并与铜制谐振回路的测试结果进行对比分析。结果表明,在77K下超导接收线圈比室温下铜线圈的品质因数高约两倍。这说明使用超导材料制作射频接收线圈,可有效提高谐振回路的品质因数,从而进一步改善磁共振成像系统的信噪比及成像质量。     

19芯MgB2/NbCu/Monel超导线材的制备及性能研究

为了提高多芯MgB₂超导线材的强度并避免加工过程中的断芯、断线现象,实验中采用强度较高的梦乃尔合金(Monel 400)作为外包套材料,以原位法粉末装管工艺(in situ PIT)制备了19芯导体结构的多芯MgB₂超导线材。二次集束组装后的多芯复合线材通过拉拔、轧制和中间退火热处理相结合的方法从Φ25 mm加工到Φ1.0 mm。对加工过程不同阶段的多芯复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB₂芯丝分布较为规整,Nb阻隔层表面较为光滑,未出现明显破损现象。最终Φ1.0 mm的多芯线材中MgB₂超导芯丝的平均直径约为100 μm。热处理后MgB₂线材的抗拉强度和屈服强度分别达到396 MPa和200 MPa。MgB₂线材的临界电流密度在4.2 K、4 T时达到1.23×10₅ A.cm_-2。     

Bi-2223带材的连接及特性

超导动力学系统应用要求线材的长度约 1 0 0 0 m,而传输临界电流密度约为 1 0 4 A/cm2 。然而 ,目前采用粉末装管 ( PIT)技术制造这样高临界电流密度的长超导体还是有困难的 ,因此 ,超导连接对于制造超导动力系统应用的高性能长超导体是十分有用的。据有关文献报道 ,目前已有一些研究小组研制成功几种方法类似的 BSCCO-2 2 2 3( Bi-2 2 2 3)带材之间的超导结合的连接方法 ,他们将 Bi-2 2 2 3带材搭接后 ,其接点具有未搭接带材的 50 %～ 90 %的电流传输能力。在他们的工作中 ,他们使两个短带外露的超导芯相互搭接 ,然后对整个搭接带材进…     

Bi（2223）／Ag带轧制机械应力对Ic退降的敏感性

Bi（2223）／Ag带实际应用最重要的参数之一是传输电流，但是这种超导体的成功应用还取决于它们的机械耐用性．由脆性BSCCO芯丝和柔软金属基体组成的复合带会因为组元不同的热收缩、绕制过程中的拉伸和弯曲、以及最终作用线圈上的电磁力等因素引起导体的应变，为此实际应用考虑必须弄清这些应变对临界电流Ic的影响．一般认为0．l％的弯曲应变并不降低单芯带的Jq0．7o的弯曲应变也可以作用到1296芯带上，而不使地退降．包银B0223）带在弯曲再弄直后的Ic是可以恢复的，原因是冷却到77K时，银皮的压缩会使Bi（222）晶粒滑动，当应变去除…     

原位粉末装管法37芯MgB2线材的制备及性能研究

传统的Cu包套原位粉末装管法(in situ PIT)制备多芯MgB₂超导线材时,易于出现断芯、断线现象。针对一问题,本实验中以强度较高的梦乃尔合金(Monel 400)作为包套材料,以旋锻、拉拔、轧制及中间热处理相结合的加工手段成功的制备出直径Φ1.0 mm、37芯结构的多芯MgB₂超导长线材。微观结构分析表明多芯线材中MgB₂芯丝及替换芯丝等亚组元的分布较为规整,阻隔层未出现明显破损现象,最终线材中MgB₂超导芯丝的平均直径约80 μm。室温拉伸性能显示热处理前MgB₂线材的屈服强度为759 MPa,热处理后的线材为248 MPa。4.2 K、4 T下,线材的临界电流密度J_c达到2.31×10^₅ A.cm^_-2,工程临界电流密度达到3.16×10^₄ A.cm^_-2。