【摘 要】
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铁基122相具有较高的临界磁场和临界电流密度、较小的各向异性等特点,是最有应用前景的铁基超导材料.采用高能振摆球磨机,使原料发生反应初步形成122相.通过改变球料配比和球磨时间,研究不同球料比和球磨时间对122前驱粉的影响.利用PIT方法制备122相铁基超导线材,添加金属粉末如Pb、Sn和Ag等,调节其质量百分比,研究不同质量比的金属粉末对超导线材和带材样品的超导连接性的改善;对比不同烧结时间和温
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铁基122相具有较高的临界磁场和临界电流密度、较小的各向异性等特点,是最有应用前景的铁基超导材料.采用高能振摆球磨机,使原料发生反应初步形成122相.通过改变球料配比和球磨时间,研究不同球料比和球磨时间对122前驱粉的影响.利用PIT方法制备122相铁基超导线材,添加金属粉末如Pb、Sn和Ag等,调节其质量百分比,研究不同质量比的金属粉末对超导线材和带材样品的超导连接性的改善;对比不同烧结时间和温度以及退火和淬火制备工艺对超导线材和带材性能的改善.
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多芯低温超导线材是由几十根甚至成千上万根超导芯丝嵌入铜基体复合而成,扭绞节距是指芯丝扭转360°所通过的长度.本文根据低温超导线材的特点,提出了一种新颖的低温超导线材扭绞节距测量思路:将样品中间一定长部分用化学试剂去掉铜基体,仅留下清晰的根根芯丝,旋转样品一端直至扭转的芯丝恢复平行,记录扭转角度,由长度和扭转角度就能计算出单个扭绞节距.沿着这一思路,设计出了实现此种测量方法的工装.
本研究以多芯NbTi超导线材在中高场下的性能优化为目的,设计了铜比为1.6的NbTi超导线材,芯丝尺寸为8μm,线径为0.730mm,研究不同热处理工艺对NbTi超导线材中高场下临界电流密度(Jc)的影响规律.结果表明,适当提高热处理温度和增加最终时效的时效时间均有利于NbTi超导线材在中高场下Jc的提高;另外,发现经过多次较低温度的短时间预时效和一次较高温度、较长时间的最终时效热处理,对NbTi
Nb3Sn线材作为一种低温超导材料,因具有高临界温度、高临界磁场和在强磁场下能承载很高的超导电流密度的特性得到了广泛运用.国际热核聚变反应堆(ITER)对Nb3Sn线材的要求是高临界电流(Ic)和低的磁滞损耗(Qh).芯丝耦合是导致磁滞损耗升高的主要因素.
剩余电阻比(RRR值)是Nb3Sn超导股线的一个重要性能指标.为了满足Nb3Sn超导股线RRR值的要求,一般选用高质量的无氧铜材料作为稳定体.Nb3Sn线表面电镀铬层可以防止热处理时的烧结和确保控制绕制后导体中的股线间的接触电阻.Nb3Sn生成热处理时,铬会向铜稳定体中扩散,降低Nb3Sn超导股线的RRR值.
NbTi超导材料由于具有良好的加工塑性、很高的强度以及良好的超导性能,成本较低等优势,所以得到广泛应用.线材的结构设计对NbTi超导材料的性能起着重要的作用,根据对超导材料不同的应用要求,首先就需要确定线材的结构.
RRR值是超导线材的一项重要性能,可以反映出超导线材在失超状态稳定体的分流能力.根据国际标准,选取提拉法测量RRR值.在样品台研发时,需要结合Nb3Sn样品的物理特点来进行设计:Nb3Sn样品在升温过程中由超导态转变为正常态后的电阻值会随着温度的升高而升高,为了准确测量其RRR值,就要求测量样品台的设计必须使温度计与被测样品的温度一致;此外,为满足公司批量化生产的需求,需要提高测量效率.
临界电流(Ic)是超导线材性能的一个重要表征,它表示使超导线材从超导态到正常态的转变时破坏超导电性的最小电流.Nb3Sn复合超导线中的超导相较脆,在实际测量中,不当的制样方式会导致Nb3Sn样品提前失超或测量曲线失真,严重影响了对Nb3Sn超导线材性能的判断.本文主要研究了不同张力下样品绕制,电流引线焊接以及镀层去除方法等因素对临界电流测量的影响.
Nb3Sn是典型的Ⅱ类超导体,具有脆性的A15晶体结构,易受应变条件的影响.在强磁场中,Nb3Sn材料在磁体绕制和最终热处理过程中由于不同材料的热膨胀系数而产生预应力;材料绕制的磁体在运行过程中受到洛仑兹力的影响都会改变Nb3Sn超导线材的应变状态,最终导致材料性能的退降.国际热核聚变反应堆(ITER)项目为保证磁体的稳定运行,要求测量Nb3Sn超导线材在应力应变状态下的性能.
不同的磁体对所用的NbTi/Cu超导线材的性能要求不同.在NbTi/Cu超导线的制备生产过程中,合理的热处理制度对超导线材的性能起着关键的作用.热处理的目的是生成钉扎相α-Ti,提高Jc.不同的热处理应变、时间和次数直接影响着Jc的大小.但热处理的制度同时也影响着超导线材芯丝表面的Cu-Ti化合物.
我们利用在PLD系统上配备的能够在YBCO薄膜生长所需气压下工作的高气压RHEED系统,对不同来源镀由过渡层的金属衬底上YBCO薄膜的生长情况进行了原位监测,并与单晶基片上YBCO薄膜的生长情况进行了比较.我们还利用磁化曲线测量的方法对临结电流密度进行了比较.