超导性能

摘要： 高质量单畴REBa2Cu3O7–d (REBCO)超导块材具有广泛的应用前景, 但制备过程中极易产生大量多畴样品, 致使成功率明显下降、成本显著提高, 并制约其进一步批量化和实用化的进程. 受顶部籽晶熔渗生长(TSIG)方法的启发, 本文提出了一种对生长失败的GdBCO超导块材重新单畴化织构生长的新方法, 即将生长失败的样品进行预处理后作为固相源坯块, 然后采用改进后的TSIG法进行二次单畴化织构生长, 并成功地制备出了一系列二次单畴化的GdBCO超导样品, 同时, 对样品的超导性能及微观结构进行了研究. 结果表明, 所制备的二次单畴化GdBCO超导样品的磁悬浮力均大于30 N, 样品的捕获磁通密度均在0.3 T以上,捕获磁通效率高达60％以上, 该结果为进一步发展低成本、高效率制备REBCO超导体的新方法提供了科学依据和新思路.

摘要： 采用自主研发的无氟高分子辅助金属有机物沉积(FF-PAMOD)法在LaAlO3单晶基底上制备微量Co3+掺杂的GdBCO薄膜,研究不同掺杂量对薄膜结构和超导性能的影响.结果表明,掺杂量x为0.001的薄膜(GdBa2 Cu3-xCoxO7-z)具有更好的 c轴织构和更加平整致密的表面微结构,以及在77 K自场具有最高的临界电流密度(Jc).此外,与纯样相比,该掺杂样品(x=0.001)在磁场下显示出更高的Jc(77 K,30 K),这可能是Co3+掺杂对薄膜外延生长的促进和掺杂引入的钉扎中心共同作用的结果.

摘要： 采用一种新型的顶部籽晶熔渗生长(TSIG)工艺制备了铁酸镍(NiFe2O4, NFO)纳米粒子掺杂的YBCO超导块材, 并对其生长形貌、微观结构、超导性能进行了研究. 结果表明, 在低掺杂量下, YBCO单畴体的正常生长不会受NFO掺杂的影响, 但是在高掺杂水平下样品边缘开始出现明显的随机成核. 磁悬浮力性能测试结果表明, 随着NFO掺杂量的增加, 样品的最大磁悬浮力先增大后减小, 掺杂重量百分比为0.2%的样品表现出最大的磁悬浮力(33.93 N). 低温磁性测试结果表明, 随着NFO掺杂量的增加, 样品的Tc值逐渐降低,而且超导转变宽度(△Tc)也逐渐变宽. 最佳掺杂下(重量百分比为0.2%)样品的零场Jc值为8.68 × 104 A/cm2,比未掺杂样品提高了31%. 电子探针微区分析(EPMA)结果表明, YBCO体系中掺杂的纳米NFO在热处理过程中发生了分解, 而溶解出的Ni和Fe离子最终以元素替代的方式存在于YBCO块材内, 这可以在超导基体中引入晶格畸变和弱超导区作为有效的磁通钉扎中心, 从而提高样品的超导性能.

摘要： 超导材料由于具有一系列的优异特性如零电阻效应、迈斯纳效应、约瑟夫森效应等,已逐渐应用在信息能源、电力交通、科学仪器、医疗技术、国防军事等重要领域,有力推动了国民经济和人类社会的发展.目前,超导材料在强磁场、强辐射、超低温等极端环境下的辐照效应是国内外研究者们普遍关注的热点.在高能粒子轰击作用下,超导材料晶格中的原子发生一系列的碰撞,从而产生大量的辐照缺陷(如离位峰、贫原子区、空位、间隙原子、位错、空洞)、缺陷团以及新的析出相,这些对其超导性能(临界温度TC、临界磁场HC、临界电流IC以及临界电流密度JC等)存在显著影响.本文全面综述了不同超导材料辐照效应的国内外研究进展.按临界温度TC分类,超导材料可分为低温超导材料(TC25 K,主要有铋系、钇系、MgB2以及铁基超导材料).重点综述了辐照源(包括中子、离子(He、B、C、O、Ne、Si、Ar、Ti、Ni、Xe、Au、Pb等)、质子、电子以及射线(γ、χ射线))、辐照条件(能量、剂量、温度)、超导材料的初始状态、掺杂(MgO、B、Sn、Ag等)等因素对其超导性能的影响.大量研究表明,超导材料经辐照后可引入缺陷,磁通钉扎强度和密度增大,临界电流密度JC得到改善;此外,增加超导材料中的载流子或改善晶体的有序化可提高其临界温度TC.最后,针对当前超导材料亟待解决的一些关键问题,提出了通过优化材料体系及其制备工艺、热处理、掺杂以及数值模拟与实验相结合等方式改善其辐照效应的技术途径,为超导材料的研究开发和商业化应用提供思路.

摘要： 目的:构建NbN薄膜生长-微结构-超导性能之间的关联性.方法:采用化学溶液沉积法制备性能优异的NbN薄膜,利用X射线衍射仪和场发射扫描电镜(FE-SEM)对薄膜样品的微结构进行表征,并通过物理性质测量系统(PPMS)对薄膜样品的超导性能进行测量分析.结果:发现在Si衬底上可以制备出超薄(11nm)δ-NbN薄膜.随着薄膜厚度的增加,薄膜的晶格常数先增大后减小,薄膜厚度为51nm时晶格常数最大,且晶粒尺寸逐渐增大,正常态电阻率ρN逐渐减小,超导转变温度(Tc)先升高后降低,载流子浓度和上临界场BC2(0)先增加后减小.结论:对于不同厚度的NbN超导薄膜,ρN由载流子浓度、晶粒尺寸和晶界散射共同影响,但晶粒尺寸大小和晶界散射起主要作用;Tc主要受N含量和载流子浓度变化的影响,N含量越多,载流子浓度越大,Tc越高;BC2(0)是由Tc、ρN和晶粒尺寸共同影响.

摘要： 采用脉冲激光沉积技术(PLD)在硅衬底上制备超导 Nb薄膜,并通过 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨 X射线光电子能谱(XPS)、综合物性测量系统(PPMS)等测试分析手段,分别考察了不同激光能量、靶基间距、衬底温度对 Nb薄膜晶体结构、表面形貌和电学性能的影响.结果表明,Nb 薄膜在(110)晶向择优生长,并且随着激光能量的增加,薄膜的结晶质量逐渐提高;合适的衬底温度和靶基间距有利于提高 Nb薄膜的结晶性能;在激光能量 280 mJ、靶基间距 5 cm、加热盘温度 650 °C时制备所得 Nb薄膜在(110)晶面半峰宽(FWHM)为0.39°,超导转变温度(Tc)为 8.6 K,且 Nb 薄膜具有良好的结晶性能和超导特性.%The Nb thin films were prepared on silicon substrates through pulsed laser deposition.The films were characterized by X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),and physical property measurement system (PPMS).The effects of different laser energies,target and substrate distances and substrate temperatures on the crystal structure,surface morphology and electrical properties of the obtained Nb thin films were investigated.It was supported that with the increasing of the laser energy,the crystallinity of the film was improved.The suitable distances and sub-strate temperatures were beneficial to improve the crystallinity property of the Nb film.When the laser energy was 280 mJ,the tar-get and substrate distance was 5 cm and the heating temperature was 650 °C,the Nb film had the half width of 0.39°at (110)crystal face and minimum resistivity and the superconducting transition temperature (Tc)was 8.6 K.

摘要： 本文采用挤压工艺研制19芯结构的多芯MgB2/Nb/Cu超导线材,通过单道次挤压工艺将多芯复合包套从Φ64mm挤压到Φ20mm.挤压后的复合线通过冷拉拔最终加工到Φ1.4mm,并在670°C,保温2h进行烧结热处理,成功地制备出百米量级长度的MgB2超导线材.采用该工艺所制备MgB2超导线材具有良好的晶粒连接性和芯丝结合强度;显微分析表明该多芯复合线材横截面及超导芯丝分布较为均匀;在20和35K,自场下测试了所研制线材的传输性能,其超导临界电流密度Jc分别为1.05×105和6.7×104A/cm2.%A 19-filament tape of MgB2/Nb/Cu was fabricated by extrusion method.Compound sheath was extruded from 64mm to 20mm in diameter with one pass extrusion.The extruded wire was further fabricated to the final size Φ1.4mm in diameter with cold drawing process and heat-treated at the temperature of 670°C for 2 hours.The hectometer class and multi-filamentary tape of MgB2 was fabricated by this process.The MgB2 wire has a good grain connectivity and metallurgical bonding intensity among the filaments.The multi-filament wires have uniform transversal sections and homogeneous distribution of MgB2 filaments through the microstructure analysis.At 20 and 35K,the transport critical current density (Jc) is 1.05 × 105 and 6.7 ×104 A/cm2respectively with self field.

摘要： 超导技术是21世纪极具经济和战略意义的一种高新技术,在许多高新领域都有比较广泛的应用前景,制作持续稳定的超导接头又是超导技术走向实用化必不可少的一项关键技术.介绍了几种常用的超导接头结构类型,重点对目前主要的4类超导体(低温超导体,REBCO,BSCCO,MgB2)接头制备工艺和性能表征方面取得的进展进行了回顾.并对超导接头的发展趋势进行了展望,为以后超导接头的制备提供了参考.%Superconducting technology is a kind of high technology which has great economic and strategic significance in 21st Century,it has a wide range of applications in many high-tech fields.Persistent superconducting joint is a key technology in the practical application of superconducting materials.This paper introduces several kinds of conmmonly used structure of persistent current joints,and provides a review of progress on the fabrication and characterization of joints for four major superconductors-low temperature superconductor,REBCO,BSCCO and MgB2.The trend of preparation of superconducting joints is also discussed,which provides a help for the fabrication of superconducting joints.

摘要： 采用溶胶-凝胶法在LaAlO3(LAO)单晶衬底上制备了Zn2+掺杂的YBCO薄膜，用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM) 以及四探针法分别研究了Zn2+掺杂的YBCO薄膜的微观结构、生长取向以及超导性能。结果表明，随Zn2+掺杂浓度的增大薄膜的临界电流密度提高，临界转变温度下降，临界转变温区变宽，但当掺杂量大于0.5mol%时，会影响YBCO的c轴取向生长，导致超导性能变差，通过优化掺杂比例后得到Zn2+掺杂0.5mol%的YBCO 薄膜具有最好的综合超导性能，其Tc为91.3K，ΔT为1.1K， Jc约为1.54 MA/cm2(77K, 0T)。

摘要： 利用二次固相反应成功制备出了超导临界转变温度(Tc)为56.5K的铁基超导体SmO0.7F0.3FeAs样品，其临界电流密度Jc为2.4×105A/cm2(10K、0T)。研究发现，SmO1-xFxFeAs样品的超导临界转变温度(Tc)受F含量的强烈影响，晶格参数的变化也是诱导SmO1-xFxFeAs超导体的Tc变化的原因之一。本文详细研究了F元素过掺杂对铁基超导体SmO1-xFδFeAs(δ＞x)制备参数和性能的影响。F元素过量时，在不降低铁基超导体 SmO1-xFδFeAs超导性能的情况下，F元素过掺杂可以一定程度的降低样品制备时的热处理温度和极大的缩短热处理时间。1100°C时保温20小时制备出的SmO0.7F0.35FeAs和SmO0.7F0.4FeAs样品的Tc分别为56K和55K；其临界电流密度Jc分别为1.9×105A/cm2和1.7×105A/cm2 (10K、0T)。X射线衍射分析表明，F元素的过量会进一步减小样品的晶格常数，SmO0.7F0.35FeAs的晶格常数为a=3.9233.、c=8.4768 .，晶格常数的减小导致了样品的Tc的提高。

摘要： 西部超导材料科技有限公司（WST）采用Rod Restack Process（RRP）研制了单根线长大于1500m的高场磁体用Nb3Sn股线，该股线采用Nb作为扩散阻隔层分布于各亚组元周围，在热处理时Nb阻隔层不但可以阻止Sn向稳定体Cu区的的扩散，同时参与固态扩散反应生成A15相Nb3Sn，贡献临界电流。在股线的制备过程中，采用Nb-wt.47%Ti芯代替Nb的方式添加元素Ti，不但降低了制作成本，也达到了添Ti的目的。对股线超导性能的测试研究表明：640°C×60h热处理条件下，股线在12T，4.2K,0.1μV/cm下的Jcn为1656A/mm2，股线的RRR为144，具有良好的绝热稳定性；在665°C×60h下股线的Jcn为1720A/mm2，RRR=86。股线扩散阻隔层以及添Ti方式的成功选择，为获得长线打下了基础，同时也为WST能够研制更高性能的股线奠定了良好的实验基础。

摘要： 用三氟乙酸(TFA)金属有机物沉积(MOD)方法在LaAlO3(100)基底上生长YBa2Cu3 O7-aYBCO超导薄膜,研究了向前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对YBCO薄膜微结构和超导性能的影响.涂膜在氧气环境中进行200～250°C热解,再经775°C氩气环境下结晶后获得Y13C0超导薄膜.在相同热处理条件下,未添加PVP的前驱液制得的YBCO薄膜临界电流密度为4050 A/cm2,添加PVP的前驱液制得的YBCO薄膜临界电流密度为5800 A/cm2.后者表现出较少的孔洞,较强的c轴取向,较纯的双轴织构和较高的临界电流密度.因此,向前驱液中添加PVP的化学方法可以改进YBCO涂层导体的MOD制备过程.总压,氧分压和热处理温度等工艺条件将进一步优化,以提高临界电流密度.

摘要： 目前，锂铜合金的研究主要用于两大领域，一类是添加高含量锂的锂铜合金，主要利用锂对中子的屏蔽效应，用作核反应堆的屏蔽材料，另一类则是添加微量锂的锂铜合金，主要用作高导高强、高耐磨合金。有报道表明，锂铜合金可在聚变反应器中得到很好的应用；铜基超导合金中添加少量锂和其它元素后，能够获得超导性能更好，加工性能优越的材料。由此可见，锂铜合金具有极为广阔的应用前景。但是，Li-Cu合金的制备大多通过熔炼方式来获得。而通过电沉积方式来获得LiCu合金却未见报道。众所周知，金属锂能够与水发生剧烈的反应，因此，在水溶液中无法进行锂的电沉积。采用有机电解液和离子液体电解液电沉积Li，目前已有报道。但以离子液体为电解液电沉积电极电势相差较大的LiCu合金还未见报道。本文以离子液体1-丁基3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF4)为电解液，研究了电沉积锂铜合金的工艺条件。

摘要： Ba(R,R')2CUO5(R,R’=镧系稀土金属和Y)作为一种钉扎成分在提高Ba2(R,R’)Cu3O6+x(R,R’=镧系稀土金属和Y)涂层导体的超导性能中扮演着重要角色。通过X射线和中子衍射分析,Ba(NdxY2-x)CuO5固溶体分为两种结构类型。在富Nd端(1.8≤x≤2.0),固溶体呈现棕色(通常称为“棕色相”),为四方相,空间群为14/mbm(No.127)。在富Y区(0.0≤x≤1.4),固溶体是绿色的(通常被称为“绿色相”),为正交相,空间群为Pnma(No.62)。在正交相和四方相之间(1.4≤x≤1.8)存在着一个两相区。

摘要： 目前,三氟乙酸-金属有机沉积(简称TFA-MOD)方法是制备YBa2Cu3O7-δ(简称YBCO)涂层导体最有应用前景的方法之一.系统地研究了TFA-MOD过程中低温热处理条件(升温速率和气氛)对在LaAlO3单晶基片上生长的YBCO薄膜的影响。研究结果表明,低温热处理的气氛为纯O2时,200～250°C区间的分解速度不能太快,否则YBCO薄膜就不均匀和致密,薄膜中会出现较多的孔洞,薄膜的面外取向性也较差,从而影响薄膜的超导性能,然而过慢的分解速度也会使薄膜表面有较大的CuO析出物。分解速度为0.08°C/min时才可以得到结构和超导性能良好的YBCO薄膜。同时研究也发现在低温热处理过程中如果采用Ar和2.5％O2混合气氛则可以减弱三氟乙酸盐分解的剧烈程度,从而使低温热处理的分解速度提高到0.8°C/min,得到的YBCO薄膜同样具有较好的面外取向性和超导性能。

摘要： 随着电力系统的不断发展壮大,对接地网安全运行的要求越来越严格,它直接关系到人身和设备的安全,特别是近几年随着电力市场的不断发展,电网规模的不断扩大,接地短路电流也越来越大,再加上各种微机监控设备的普遍应用,因此了解接地网的各种腐蚀现状和各种影响因素是极为必要的.本文就从超导拒腐柔性石墨基接地产品在110kV崇六Ⅰ回线Ｎ20塔的应用阐述自己的观点.

摘要： 随着电力系统的不断发展壮大,对接地网安全运行的要求越来越严格,它直接关系到人身和设备的安全,特别是近几年随着电力市场的不断发展,电网规模的不断扩大,接地短路电流也越来越大,再加上各种微机监控设备的普遍应用,因此了解接地网的各种腐蚀现状和各种影响因素是极为必要的.本文就从超导拒腐柔性石墨基接地产品在110kV崇六Ⅰ回线Ｎ20塔的应用阐述自己的观点.

摘要： 随着电力系统的不断发展壮大,对接地网安全运行的要求越来越严格,它直接关系到人身和设备的安全,特别是近几年随着电力市场的不断发展,电网规模的不断扩大,接地短路电流也越来越大,再加上各种微机监控设备的普遍应用,因此了解接地网的各种腐蚀现状和各种影响因素是极为必要的.本文就从超导拒腐柔性石墨基接地产品在110kV崇六Ⅰ回线Ｎ20塔的应用阐述自己的观点.

摘要： 本发明公开了一种基于高导热材料和高射频性能超导材料复合板的射频超导谐振腔的制备方法。该方法包括下述步骤：1)双层材料A/B复合板准备；2)腔体零部件成型；3)机加工制作法兰；4)除干净真空电子束焊缝区域的材料B；5)零部件超纯水清洗、超声波清洗和晾干；6)零部件材料A表面电子束焊接前酸洗约5‑10微米；7)酸洗后的零部件的超纯水清洗、超声波清洗和晾干；8)整腔零部件真空电子束焊接；9)整腔焊缝区域覆材料B，即得。

摘要： 本发明示例性地描述了一种超导体，该超导体包含：含有磁性杂质的超导材料以及在所述超导材料中形成的非磁性无序。本发明所述的超导体适用于磁体应用和电力传输。

摘要： 本发明公开了一种超导体物理性能优化和超导转变温度调控的方法，包括：按一定物质量比将Ca块、Fe粉、Pt粉和As粉均匀混合后封入石英管中；将所述石英管以第一预设升温速率升至第一预设温度，并保温第一时长；然后再以第二预设升温速率升至第二预设温度，并保温第二时长；将所述石英管以第一预设降温速率降至第三预设温度，然后再以第二预设降温速率降至第四预设温度；对所述石英管进行随炉自然冷却至室温。本发明通过适当调整反应物中各元素比例，和控制晶体生长条件如第二预设温度、第二时长、降温速率等，调节样品中Pt自掺杂率x，减少样品晶格缺陷，实现对体系超导转变温度的调控和上临界场等物理性能的优化。

摘要： 本发明公开了一种基于高导热材料和高射频性能超导材料复合板的射频超导谐振腔的制备方法。该方法包括下述步骤：1)双层材料A/B复合板准备；2)腔体零部件成型；3)机加工制作法兰；4)除干净真空电子束焊缝区域的材料B；5)零部件超纯水清洗、超声波清洗和晾干；6)零部件材料A表面电子束焊接前酸洗约5‑10微米；7)酸洗后的零部件的超纯水清洗、超声波清洗和晾干；8)整腔零部件真空电子束焊接；9)整腔焊缝区域覆材料B，即得。

摘要： 本发明公开一种高性能铁基超导前驱粉、超导带材的制备方法，该方法采用两步固相反应法制备Sr1‑xKxFe2As2前驱粉末，随后采用该粉末制备出超导带材。具体步骤为：（1）球磨均匀后的原料粉末在800‑880°C保温20‑35小时的条件下热处理，得到Sr1‑xKxFe2As2超导相胚体；（2）将胚体破碎并通过球磨得到Sr1‑xKxFe2As2粉末，粉末在850‑900°C保温1‑5小时的条件下热处理，得到Sr1‑xKxFe2As2块体；（3）将块体破碎，经研磨、振动过筛、真空陈化后得到Sr1‑xKxFe2As2前驱粉体；（4）将前驱粉体与掺杂剂混合均匀后装填入Ag管中，随后机械加工成超导带材并进行热处理。本方法可以提高Sr1‑xKxFe2As2前驱粉体的纯度和分散性，减小超导转变宽度，从而提高超导带材的载流性能。本方法工艺简单实用，成本低廉，适合于高性能铁基超导长带材的制备。

摘要： 本发明示例性地描述了一种超导体，该超导体包含：含有磁性杂质的超导材料以及在所述超导材料中形成的非磁性无序。本发明所述的超导体适用于磁体应用和电力传输。

摘要： 本发明涉及Sn添加FeSe0.5Te0.5的超导体提高超导性能的方法。把Sn粉和FeSe0.5Te0.5粉按照0.05:1的重量比例混合，并在玛瑙研钵中充分研磨20～30分钟；然后在6～8MPa的压力下制成薄片，最后将薄片放入高温差示扫描量热仪中，在流动的高纯氩气保护下，升温至600°C后，保温5～10个小时，然后冷却速度降至室温。本发明首次发现Sn与FeSe0.5Te0.5发生反应生成的Sn-Se-Te液相可促进非超导相向超导相的转化，有利于超导层状结构的形成，最终显著提高其超导转变温度，这对优化铁基超导体的制备工艺，阐明铁基超导机制提供了重要线索，有助于促进超导理论的发展。

摘要： 本发明公开了一种提升超导纳米线器件超导性能的方法，包括以下步骤：在样品台上制备衬底；抛光：利用离子束抛光的方法对所述衬底进行抛光加工；在经抛光的所述衬底上通过微加工工艺制备超导纳米线器件。本发明解决了超导纳米线器件制备在及时沉积的衬底上超导转变电流过低的问题，并且避免了抛光过程中的衬底厚度损失和操作繁琐的问题。

摘要： 本发明公开了一种能提高超导性能的铋系超导材料的制备方法，包括以下工艺步骤：超导前驱液进行喷雾干燥过程；对经过喷雾干燥过程后的超导粉进行500°C以上的低温烧结过程；对低温烧结后的粉体进行第一次机械粉碎步骤；对第一次机械粉碎后获得的粉体采用机械充氧混合，再对混合后的粉体在炉温≥800°C情况下进行高温烧结过程；对高温烧结过程后所得粉体进行第二次机械粉碎步骤；然后再对超导粉悬浮液下层粉体采用真空烘干的方法获得所述的铋系超导材料；能够制备出成本低廉的铋系超导材料，较进口产品降低5倍以上；同时该制备方法所生产的必须超导材料具有杂质少，杂质去除容易；并且所制备的超导材料制成的带材具有性能高、均匀性好等特点。

摘要： 本发明涉及Sn添加FeSe0.5Te0.5的超导体提高超导性能的方法。把Sn粉和FeSe0.5Te0.5粉按照0.05:1的重量比例混合，并在玛瑙研钵中充分研磨20～30分钟；然后在6～8MPa的压力下制成薄片，最后将薄片放入高温差示扫描量热仪中，在流动的高纯氩气保护下，升温至600°C后，保温5～10个小时，然后冷却速度降至室温。本发明首次发现Sn与FeSe0.5Te0.5发生反应生成的Sn-Se-Te液相可促进非超导相向超导相的转化，有利于超导层状结构的形成，最终显著提高其超导转变温度，这对优化铁基超导体的制备工艺，阐明铁基超导机制提供了重要线索，有助于促进超导理论的发展。