Ti5Nb人工钉扎中心NbTi超导体的磁通钉扎机制分析

采用棒基组合的装配方法，用热挤压和冷加工相结合的工艺制备了岛状Ti5Nb人工钉扎中心NbTi超导体，其中Ti5Nb体积含量为10％。通过对此超导体进行详细的磁通钉扎机制分析，认为样品的磁通钉扎力特征主要由正常相钉扎和Δκ扎相结合的机制决定。根据分析的结果，采用多源标度方法，很好地拟合了不同线径样品的磁通钉扎力密度随磁场变化的曲线。拟合的结果表明：样品在较低场下的性能主要由正常相钉扎机制决定，而在较高场下的性能主要由Δκ钉扎机制决定。并且随着线径的减小，正常相钉扎力密度和Δκ钉扎力密度均有不同程度的提高。     

NbTi合金锻造工艺的优化研究

超导材料已广泛应于高技术领域,NbTi合金作为一种典型的低温超导材料,在高技术领域(高能物理、受控热核聚变、储能、磁悬浮等)中占有极其重要的地位,已成为一种不可替代的新材料广泛应用于能源、交通、医疗、高能物理等重要领域。通过模拟仿真(DEFORM计算)结合实际生产,研究了NbTi合金的锻造这一复杂动态的接触过程,得到了 NbTi合金锻造组织的演化规律,确定了组织均匀的NbTi合金锻造工艺。结果表明：通过模拟仿真发现,采用小变形量,三分之一边长下镦的方式并增加换向拔长,可使NbTi合金的不同位置的变形较为均匀,大面积消除满砧镦拔带来的变形死区,通过实验验证最终生产出符合技术标准的NbTi合金棒材。与美国华昌公司的NbTi合金棒材成分、微观组织和XRE作对比,发现成分的极差、微观组织的均匀性和无损探伤均优于美国华昌公司生产的NbTi棒材,为NbTi合金的生产提供实际参考。     

高临界电流密度、低损耗Cu5Ni基NbTi线材制备技术研究

重离子装置中的加速器磁体均服役在±2.25T/s的高速脉冲条件下,因此要求该种磁体所用的超导线材具有较高的临界电流和较低的损耗。针对项目需求,本文设计及制备了两种新型结构的NbTi/Cu5Ni超导线材,芯数分别为12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝直径均小于5 μm。系统研究了两种新型结构超导线的芯丝截面形貌、芯丝表面形貌、磁滞损耗及不同时效热处理下的临界电流密度和n值。通过优化工艺后获得了Jc(5 T、4.2 K)为2902 A/mm_²,Qh(4.2 K,± 3T)为34.2 mJ/cm_³ 的千米级NbTi/Cu5Ni超导长线,并可实现批量化生产,为重离子装置的研制提供材料基础。     

NbTi超导线材井式真空氮气保护热处理炉的研制

本文介绍了工频NbTi超导线材井式真空氮气保护热处理炉的设备组成、主要技术参数、结构特点和两种热处理状态下试验数据的对比分析,并指出了该设备在NbTi超导线材制造行业推广应用的前景.     

芯丝中Ta分布对NbTiTa超导线材性能的影响

用Nb47Ti片和Ta片制备NbTiTa/Cu超导线材,在三次热挤压和热处理后NbTiTa超导线材的芯丝中Ta成豆状和条带状,Ta和Nb47Ti间的互扩散很小。在NbTiTa超导芯丝中α-Ti钉扎中心成条带状,厚度为5～10nm,间距为20～50nm,讨论了α-Ti钉扎中心的尺寸和间距对磁通钉扎效果的影响。结果表明,当温度降到3.0K时NbTiTa/Cu超导线材在高场中的临界电流密度反映出Ta在芯丝中作为非超导相依然能够起到提高线材的上临界场和高场中临界电流密度的作用。不同直径的NbTiTa/Cu超导线材的临界电流密度表明,较大的最终附加应变对临界电流密度的提高具有重要意义,如果进一步减小线材的直径,线材的临界电流密度可以继续提高。     

Equal-Channel Multi-Angle Pressing Effect on the Properties of NbTi Alloy

An improvement of NbTi alloy functional properties by equal-channel multi-angle pressing (ECMAP) combined with hydrostatic extrusion, drawing and thermal treatment is revealed. The ECMAP method allows to increase the billet accumulated deformation with preserving its initial dimensions. The formed highly dispersed and homogeneous nanocrystalline structure with a more uniform distribution of α-phase precipitations as a result of ECMAP treatment improves the functional properties of the alloy. In the field of 5 T, the critical current density in wire samples produced with application of the ECMAP method is enhanced approximately by a factor of 2 in comparison with the values obtained for the samples produced without the ECMAP treatment.     

模具对Nb Ti/Cu超导线集束拉拔芯丝畸变的影响

使用有限元软件平台ABAQUS对NbTi/Cu多芯复合超导线集束拉拔过程进行数值模拟,研究了拉拔模具参数对芯丝畸变程度的影响。通过引入畸变因子进行量化分析,获得了集束拉拔过程中芯丝畸变极小值所对应的参数区间。结果表明:工作锥半角为6°～8°,定径带长度4.5～5.5 mm,道次加工率为20%～25%时,NbTi/Cu多芯复合超导线芯丝畸变存在极小值。     

Direct observation of the interaction between vortices and dislocations in superconducting crystals by a cryo-Lorentz EM (interaction between vortices and dislocations)

Quantized magnetic flux lines (vortices) in a Nb foil were directly observed in different magnetic fields up to 200 G by a cryo-Lorentz electron microscope. The interaction of vortices with dislocations in the specimen was examined and clarified; edge-on dislocations weakly pin individual vortices at magnetic fields below 100 G. In higher magnetic fields the formation of a regular hexagonal vortex lattice started preferentially at in-plane dislocations. At 200 G the Abrikosov vortex lattice was formed with small domains, whose centre included the dislocations, showing their important role on the formation of the vortex lattice. For a NbTi foil no clear image of vortices could be seen, because the surface was rough due to the formation of fine grains and precipitates.     

ITER用极向场线圈导体短样分流温度测试

ITER用极向场（PF）线圈CICC导体短样是用西部超导材料科技有限公司提供的NbTi超导股线绕制完成,该股线在不同温度下的临界电流测试性能稳定,符合绕制导体的要求。对PF导体短样在SULTAN实验室进行了测试,经电磁循环通电前后,分流温度无较大改变,导体性能稳定。在考虑了导体自场作用的情况下,导体在5T、50kA运行环境下的分流温度为6.33K,满足ITER规定的要求。     

高临界电流密度、低损耗Cu5Ni基NbTi线材制备技术研究

重离子装置中的加速器磁体均服役在±2.25T/s的高速脉冲条件下,因此要求该种磁体所用的超导线材具有较高的临界电流和较低的损耗。针对项目需求,本文设计及制备了两种新型结构的NbTi/Cu5Ni超导线材,芯数分别为12960芯和10800芯、铜比2.0、芯丝直径均小于5 μm。系统研究了两种新型结构超导线的芯丝截面形貌、芯丝表面形貌、磁滞损耗及不同时效热处理下的临界电流密度和n值。通过优化工艺后获得了Jc(5 T、4.2 K)为2902 A/mm_²,Qh(4.2 K,± 3T)为34.2 mJ/cm_³ 的千米级NbTi/Cu5Ni超导长线,并可实现批量化生产,为重离子装置的研制提供材料基础。