多芯铋系超导材料轧制过程中的变形分布研究

塑性变形是铋系超导带材加工的必要手段,多芯超导体在成形过程中的变形分布对成形质量具有重要影响。文章对多芯超导带材在轧制过程中不同加工道次变形横截面的形貌进行处理,给出了超导带材多芯的变形形貌及其变化规律,涉及各超导芯在轧制过程中的轧制方向和横向的应变分布;并结合塑性加工的变形理论对分布规律进行分析。取得的研究结果可以为开展铋系高温超导带材的数值模拟提供实验基础,并为改进超导带材生产工艺、提高带材性能提供重要参考。     

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…     

并联超导带材/绕组的电流分布特性

通过对并联超导带材和并联超导绕组的实验研究,分析了直流通流时并联超导支路的电流分布特点,指出当各支路均处于超导态时,电流分布主要取决于接头电阻,当某支路接近失超临界点时,电流分布存在自调节机制,这有助于提高超导支路的整体通流能力。文中还详细分析了电流自调节机制出现的条件和可调节的程度。     

铝稳定Nb—Ti复合超导线

实用超导线除了具备高的Tc、Hc_2及Jc以外,还要满足稳定性方面的条件。若有某些原因引超磁通线移动时,就会使超导体迅速发热而有局部温度升高的现象,就会产生超导体内的磁化能迅速释放,致使超导体由超导状态变为常导状态。要消除这种现象就得研究稳定方法问题。目前,超导材料有两种稳定方法,一种是把多量的Cu、Al等     

退火处理Bi-2223/Ag超导带材

将经常规热处理制备而成的Bi-2223/Ag超导带材在某一温度区间再进行后退火处理,以改善带材中的Bi-2223晶粒之间的连接状况,提高带材的超导性能.然后用四引线法测量样品的临界电流及其在磁场中的角度依赖性,用XRD和SEM分析样品的微观结构.实验结果表明,后退火处理提高了Bi-2223/Ag超导带材的临界电流,改善了带材在磁场中的性能.     

NbTi超导体的新进展：（Ⅰ）常规NbTi超导体

ＮｂＴｉ超导体由于具有良好的机械、加工性能和超导性能，因此已得到了广泛应用。临界电流密度Ｊｃ是超导体应用过程中最主要的技术指标之一，因此提高ＮｂＴｉ超导体的临界电流密度Ｊｃ一直是ＮｂＴｉ超导体研究的热点。理论研究表明 ［１］，ＮｂＴｉ超导体的去偶电流密度极限约为１０~９Ａ／ｃｍ~２（５Ｔ，４．２Ｋ），然而目前实用ＮｂＴｉ超导线的Ｊｃ仅为３×１０~５Ａ／ｃｍ~２（５Ｔ，４．２Ｋ）。通过将ＮｂＴｉ超导体制成带材及多层薄膜导体，其Ｊｃ可达到这一理论极限的 ５％～ ２０％［２，３］。因此 ＮｂＴｉ超导体的研究主…     

成份变化对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O超导电性及超导相形成的影响

研究了Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O高T_c氧化物中各成份变化对超导电性及超导相形成影响的情况。发现Pb的作用只是产生一液相而加速超导体的高T_c 2223相成核,而对2223相成核以后的生长没有重要作用。实验表明,Bi/Pb比为4左右时,高T_c相形成较快.富Ca和富Cu亦可加快2223相的形成过程,但过多的Ca、Cu使得最后在超导体中形成杂相而使超导相含量减少及在超导晶粒间引进更多的弱连接。实验还表明,富Sr样品不利于高T_c相形成。作者根据实验所获得的最佳组份比和最合适的工艺制度制得了接近于纯2223相的高T_c超导样品。     

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。     

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％。     

实用超导材料的发展演变及其前景展望

超导现象发现100年以来,各类新型超导体层出不穷,然而由于本征特性、低温条件、合成技术及环境因素等限制使许多超导材料失去了实用性。首先简要慨述了超导材料的应用,特别是在先进电网中的应用需求和前景,分析了国内外几种典型的实用超导材料的发展趋势和市场需求情况。给出了主要发达国家及我国的超导发展计划,指出了当前发展新型电力传输材料——第二代高温超导带材的必要性,并以上海市为例粗略展望了第二代高温超导带材及其强电应用技术包括城市电缆、超导限流器、超导变压器、超导电机等发展对社会生活和传统产业的重要影响和贡献。     

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。     

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。     

电压引线距离对Bi2223/Ag带材I_c和n值测量结果的影响

研究了采用四引线法测量Bi2223/Ag带材的Ic和n值时,电压引线距离对测量结果的影响。实验结果表明,对于同一根Bi2223/Ag带材,在不同的电压引线距离下,采用四引线法测得的Ic和n值(尤其是最小值)结果不同;n值弱点对带材端对端n值的影响比Ic弱点对带材端对端Ic的影响更大;对于百米量级的长带,通过测量带材端对端以及抽样短样的Ic和n值,很难检测出弱点,必须采用四引线法在较小的电压引线距离下逐段检测或者采用非接触连续磁测法进行检测。     

Effect of cooling rate on evolution of superconducting phases during decomposition and recrystallization of (Bi,Pb)-2223 core in Ag-sheathed tape

The reformation of (Bi,Pb)-2223 from the liquid or melt is very important for a melting process of (Bi,Pb)-2223 tape. By combination of quenching experiment with X-ray diffraction (XRD) analysis, the effect of cooling rate on the evolution of three superconducting phases in the (Bi,Pb)-2223 core of Ag-sheathed tape was investigated. The results show that (Bi,Pb)-2223 reformation from the melt seems to experience different routes during slowly cooling at different rates. One is that (Bi,Pb)-2223 phase reformed directly from the melt, and no Bi-2212 participate in this process. The other is that (Bi,Pb)-2223 is converted from the intermediate product, Bi-2212, which formed from the melt during the first cooling stage. Due to the inherent sluggish formation kinetics of (Bi,Pb)-2223 from Bi-2212, only partial (Bi,Pb)-2223 can finally be reformed with the second route.     

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。     

传输电流法测量Bi2223／Ag多芯高温超导带材的交流损耗

利用传输电流法设计了一套高温超导体自场损耗测量系统,样品上负载的传输电流幅值可以达到100A,频率在0.5Hz到1000Hz之间任意可调。测量了Bi2223/Ag高温超导带材在77K不同频率条件下的自场交流损耗,并将实验结果与Norris方程的预期值进行了比较,发现当传统电流的频率较低时,Bi2223/Ag的交流损耗主要是磁滞损耗;而当频率较高时耦合损耗不能忽略。     

前驱粉的相组成对Bi（Pb）-2223／Ag带材的微观结构和性能的影响

通过改变粉末的最终烧结温度制备出不同相组成的前驱粉。研究了前驱粉的相组成对Bi(Pb)-2223／Ag带材性能和带材微观结构的影响；从而得出装管前粉末的最佳相组成为：(Pb)2212主相加上一定量的第二相[Ca2PbO4和(Sr，Ca)CuO]，不含2201和2223相。前驱粉的最佳烧结温度应刚好低于2223相的起始成相温度820℃。制备出的最高带材性能Jc达到12kA／cm^2。     

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]…