强电用超导材料的发展现状与展望

超导材料具有常规材料不具备的零电阻、完全抗磁性等宏观量子现象,是典型的量子材料。在强电应用领域,使用超导材料可以实现常规技术无法实现的超强磁场、大容量储能等诸多颠覆性技术,因此,强电用超导材料制备技术一直是国际高技术竞争前沿。本文通过梳理国内外强电用超导材料及其制备技术的发展现状,系统分析和阐明了包括低温超导材料NbTi、Nb3Sn和高温超导材料YBCO涂层导体、Bi-2223带材、Bi-2212线材以及MgB2线材等实用化超导材料在强电应用领域的发展趋势。分析我国强电用超导材料发展存在的问题,我国需要以开发出面向不同强电应用需求的高性能超导材料体系为基础,实现超导材料和强电应用产品的协同发展,推动强电用超导材料制备技术和应用技术的创新水平提升和产业化规模。研究建议,通过国家层面组织“产学研用”联合攻关,实现低温超导材料产业升级,突破高温超导材料批量化制备关键技术的发展思路,实现强电用超导材料的快速发展和应用。     

熔速对NbTi合金铸锭中富Ti偏析的影响

首先通过理论分析,发现熔速对富Ti偏析有重要影响,然后验证不同熔速条件下获得的Nb Ti超导合金铸锭中富Ti偏析的情况。结果发现,降低熔速,减弱了Ti元素在晶界的富集,有利于提高铸锭的宏、微观成分均匀性。以9kg/min熔速制备Φ520 mm规格Nb Ti合金铸锭,铸锭表面光整,熔炼过程稳定,成分均匀性好,与美国华昌公司Nb Ti合金棒坯的水平基本相当,是制备工程化应用的Nb Ti合金铸锭的理想熔速。     

Ti555211合金的显微组织调控及性能优化

采用扫描电镜和拉伸试验等研究了Ti555211合金在不同热处理制度下的组织和性能。结果表明:Ti555211合金经800℃固溶2 h空冷+620℃时效8 h空冷时,其性能匹配达到最佳状态,此时其抗拉强度为1315 MPa,屈服强度为1263 MPa,伸长率和断面收缩率分别为14.5%和40%;随着固溶温度的增加,合金显微组织中初生α相晶粒尺寸从3.8μm降低到2.8μm,初生α相含量从34.52%降低到20.96%。当固溶温度继续上升,超过相变点后,Ti555211合金组织由双态组织转变为魏氏组织,韧性增加。     

保护感应熔涂Fe60涂层组织与性能

在耐火保护涂层下,对铁基自熔性合金粉料Fe60进行冷敷感应熔涂试验.通过金相、扫描电镜、电子探针及X射线能谱、显微硬度等方法对涂层组织进行分析.结果表明,涂层与基体冶金结合良好,组织致密,非金属夹杂物少,孔隙率低,硬度分布均匀,且一次熔涂厚度达0.6 mm,远大于其它熔涂工艺,克服了无保护涂层感应熔涂的不足,且涂层内在质量与真空熔结涂层相接近.     

NbTi合金的主要缺陷及形成机制

通过对Nb Ti超导线材的制备过程中引起断线的典型缺陷表征,分析了Nb Ti合金中加工流线的形成和溶质再分配导致的富Ti偏析现象以及流线和暗斑的形成机理。结果表明:Nb Ti合金中的富Ti偏析可用X-Ray透射照片中的呈现的黑斑和木纹表征,其实质是一种通道偏析,为后续改进Nb Ti合金制备工艺,消除富Ti偏析、提高Nb Ti合金成分以及组织均匀性奠定基础。     

宝峰隧道下穿既有线铁路隧道施工技术

宝峰隧道全长7377m,是昆明至河口铁路昆阳至玉溪段重点控制工程,出口段在D2K17+615处下穿既有昆玉铁路,洞口离既有铁路50m,隧道顶部距离既有铁路路基27m。隧道施工难点为下穿既有铁路施工期间不可影响既有线正常运营,施工难且风险大。本次浅埋隧道穿越既有铁路施工,通过采用合理的施工工法,超前加固,加强初期支护,严格控制沉降,达到了保证既有线路的安全和行车安全,顺利通过下穿既有线段的目的。     

Ti555211钛合金片层组织拉伸过程裂纹扩展的SEM原位观察

利用SEM原位拉伸实验,研究了Ti555211钛合金片层组织的拉伸变形和断裂行为。结果表明:在拉伸载荷作用下,滑移带优先出现在与加载方向大于45°的片层组织上。在裂纹扩展过程中,滑移带的密度均随着载荷的增加逐渐增大,为沿片层和跨片层交叉断裂。原位拉伸试样断口分析表明,韧性断裂是片层组织试样的主要断裂方式。试样断口存在明显剪切唇和大量断裂韧窝。SEM原位拉伸实验分析方法能够对新型Ti555211近β钛合金的变形和断裂行为进行实时跟踪,该方法的研究结果具有科学价值和参考意义。