高温超导带材

摘要： 第二代高温超导带材制备中提升超导层的沉积速率有助于降低带材成本.本文基于自主设计的MOCVD系统在LaMnO3/epi-MgO/IBAD-MgO/Y2O3/Al2O3/哈氏合金模板基带上沉积Y(Gd)BCO高温超导薄膜.通过改变前驱体进液速率实现沉积速率的调控,采用多种分析测试方法研究Gd0.5 Y0.5 Ba2 Cu3 O7-δ(Y(Gd)BCO)薄膜结构与性能.在加热温度和气氛等工艺条件保持不变的前提下,调节沉积速率为520 nm/min时,制备得到约250 nm厚的Y(Gd)BCO超导层结构性能良好,在0 T,77 K的条件下,临界电流密度(Jc)可达到3.5 MA/cm2,临界电流(Ic)为89 A/cm,面内、面外半高宽值分别为2.36°和1.69°.即使提高沉积速率到1000 nm/min,虽然Y(Gd)BCO薄膜表面出现了a轴晶粒,但是Jc仍能保持在一个较优的水平.实验结果表明,MOCVD方法可以实现高温超导薄膜的高速率沉积.

摘要： 基于无绝缘磁体技术,研制了一台高温超导谱仪二极磁铁,它由常温铁芯和高温超导线圈组成.该磁体包含四个双饼线圈,且在高温超导带材之间并绕紫铜带.对其中的无绝缘高温超导线圈的设计进行了描述,在液氮温度下对单个线圈和组装线圈进行了充电特性实验测试研究,并对不同充电电流速率和不同充电电流幅值下线圈的电压特性进行了研究.实验结果展现了明显的充电延迟,获取了无绝缘线圈的充电电压特性.

摘要： 为掌握第二代(2G)高温超导(HTS)带材在0～3.5 T直流背景磁场下的临界电流(Ic)和n值变化趋势,构造和应用了一种新型分裂背场磁体系统,通过测试分析获得了背景磁场对Ic和n值的影响规律.采用4.2 K运行温度、两个同轴分裂的NbTi线圈构成的超导磁体和样品保持器来改变背景磁场的大小和角度(0～3.5 T、0～90°),2G HTS带材置于液氮环境(77 K),设置电流源上升速率为1 A/s,基于四引线法原理与直流失超判据(1μV/cm)获得2G HTS带材在高直流背景磁场下的Ic和n值,实验结果表明,2G HTS带材的Ic和n值变化趋势一致,均随外界磁场强度B和带材表面与磁场夹角θ的增大而退化,在背景磁场为1.4 T时,2G HTS带材在垂直场下的临界电流衰减了84.6％,是平行场下临界电流衰减程度的1.47倍.

摘要： 高温超导带材在应用过程中往往处于磁场环境中,此时带材的临界电流受磁场的强度及方向影响会出现不同程度的衰减.为研究高温超导带材在磁场环境下的角度依赖性,本文选取了美国超导(AMSC)、韩国苏南(SuNAM)、上海超导和苏州新材料研究所等国内外超导带材厂商生产的几种典型高温超导带材进行测试.文中介绍了实验方法、实验样品及实验平台.在77 K温度、0～1 T/360°环境下,分别测量了4种带材的临界电流衰减情况,并分析其角度依赖性变化规律.本文的测试结果及分析为高温超导带材的应用提供了参考.

摘要： 交流损耗问题是高温超导技术在电力应用中的瓶颈之一,尤其是复杂电磁环境下的交流损耗的准确评估和测量对超导电力设备的安全稳定运行至关重要.本文首先介绍了目前交流损耗的分类和测量方法,然后以5种不同类型的超导带材为研究对象,通过电测法对5种带材在不同的背景磁场下的交流损耗进行了测量,并对带材在背景磁场下的交流损耗特性进行了分析与评估.

摘要： 综合考虑能量效率、束流损失对2 GeV FFAG加速器磁铁系统的要求后,初步设计了2GeV FFAG加速器高温超导磁体方案。相比低温超导材料,高温超导材料在耐辐射度、高磁场通量以及冷却系统方面都有更优异的性能,在所需磁场为中低场时,高温超导材料可提供成本更经济、性能更出色、稳定性更高的解决方案。

摘要： 实用化高温超导带材(如Bi系与ReBCO高温超导复合带材)在高磁场下拥有较高的临界电流密度、宽泛的温度裕度、较强的抗粒子辐照能力及良好的机械特性,因此这类材料在加速器超导磁体系统、高场超导磁体、超导电力等方面表现出巨大的应用潜力。而作为典型的多层功能复合性材料,虽然高强度的基底层增强了高温超导带材拉伸强度,使其在强磁场、高载流条件下可以承受很高的应力,在其加工与运行过程中,不可避免地受到多种疲劳载荷的作用,从而其临界载流能力会显著地降低,进一步,会造成相应高温超导装置功能性难以达到设计标准等。该文介绍一种自主研制的高温超导带材低/变温疲劳性能测试系统,基于该测试系统:一方面,可以实现对高温超导材料在低/变温、疲劳载荷等环境下力学、热学等宏观参数的实验表征研究;另一方面,可以对高温超导材料开展低温疲劳载荷环境下力-电弱化等临界特性的实验研究。利用所研制的低/变温疲劳性能测试系统,对受拉-压疲劳荷载下的YBCO超导带材的力学行为、载流特性开展了初步的实验研究,并分析了应力比、温度等外部环境因素对实验结果的影响规律等。结果表明:在相同的疲劳次数的情况下,YBCO超导带材的力学性能及载流特性与其应力比成明显的非线性关系。该测试系统的成功研制将为中国粒子加速器用高温超导磁体的设计与研发提供基础测试平台。

摘要： 对于第二代高温超导带材,超导接头的实现与超导层的直接熔融互连有关.为了研究YBa2 Cu3 O7-x(YBCO)高温超导带材在热处理时的熔融行为,在真空下对一段梯形的YBCO带材通电使其形成不同的温区,通过不同的测试手段研究薄膜经过热处理后成分、 结构以及超导性能的变化.结果表明YBCO超导层在经过一个合适的温度和4 h的氧气退火处理后,能够恢复或部分恢复其超导性能.经分析认为此过程中超导薄膜能够恢复超导性能的原因是Y123相没有分解.但是,如果热处理温度过高会导致Y123相分解为Y211相和钡铜氧化物,这种相变会导致超导性能无法恢复.

摘要： 由铋锶钙铜氧(BSCCO)制成的铋系带材、由钇钡铜氧(YBCO)制成的钇系带材和二硼化镁(MgB2)线带材是目前实用化程度最高的三种高温超导带材.制备工艺是影响其性能的主要因素,随着传统工艺的发展和新工艺的应用,高温超导带材在制备规模和性能上均有明显提升.热等静压技术解决了铋系带材的致密性问题,高质量4 mm宽铋系带材的临界电流Ic可达200 A,且通过封装增强层可应用于各种复杂的工作环境.薄膜沉积工艺的优化与开发使钇系带材的制备取得了突破,国内外已有多家公司可提供千米级的商用钇系带材,且带材的Ic普遍达350 A/cm以上,正朝单根1 000 A/cm的目标迈进.先进管线成形工艺的应用使MgB2的单根制备长度增加了数倍,在低温强磁场下的性能优势,使其有望成为该环境下的主流产品.

摘要： 高温超导带材的临界电流特性不同于低温超导材料,其临界电流大小不仅受温度的影响,同时还受到外界磁场大小及磁场与带材表面夹角的制约.在不同的环境温度、磁场强度以及磁场应加角度下,高温超导带材的载流能力Ic也会存在较大的不同.为了测定高温超导带材在不同温度及复杂磁场下的载流能力,研制了一套实验装置.该实验装置可以提供0～4T任意角度磁场、20～77K任意温度环境、0～1000A稳定通流能力的平台.

摘要： 针对高温超导带材磁浮这一新型磁悬浮方式，通过理论建模与实验研究，主要结论如下：均质化方法能解决超导带材尺寸奇异带来的建模困难问题，基于此建立的电磁计算模型能模拟高温超导带材堆栈的磁浮特性；由于高温超导带材堆栈高度各向异性（层间绝缘），其悬浮、导向性能极大程度地依赖外磁场结构，垂向磁场主要影响悬浮力，水平磁场主要影响导向力；根据磁性轨道磁场分布合理设计带材堆栈悬浮单元结构，可回避悬浮与导向相互矛盾的问题，实现自稳定悬浮，如T3A、L3A结构；目前基于12-mm宽的超导带材获得的悬浮力已达到同体积块材的水平，下一步将采用46-mm宽的带材，可形成更大的超导电流环，有望获得比块材更强的悬浮承载能力。

摘要： 高温超导带材通流能力Ⅰc是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、磁场强度、以及磁场应加角度,都会对Ⅰc产生非常大的影响.为量化测定高温超导带材在复杂磁场,温度环境下的性能,设计了一套可提供4T背景磁场的性能测试装置.该装置可提供0～4T任意角度磁场、20～77K任意温度环境、0～1000A稳定通流能力的平台,为高温超导带材性能测试提供平台.

摘要： 由常压热处理工艺制备的Bi-2223/Ag高温超导带材中存在大量的裂纹和孔隙，严重制约了带材的临界电流密度（Jc）。利用高压热处理技术可以有效的减少这些缺陷，从而大幅度提高带材的Jc。在一般的热等静压实验中，被压试样和高压气体介质之间需存在一层密封的塑性包套，压力通过该包套传递给试样。但是在工业化生产中，将超导带材全部密封是不现实的。本文开发了高温加压热处理工艺，即在高温烧结产生液相时直接加压，这将前期研究的裂纹愈合热处理工艺和后续的高压热处理合并，有效的提高了超导带材的临界电流。通过工艺优化，所得样品中第二相颗粒和裂纹数量大幅度降低，77K、自场下的临界电流相比常压热处理样品提高了20%左右。

摘要： YBCO高温超导带材由于具有优异的本征性能，其实用成材技术成为国际上研究的热点。本文利用直流反应溅射在具有双轴织构的NiW合金基带上动态制备了Y2O3，YSZ，CeO2等多层隔离层，利用脉冲激光沉积在隔离层上连续制备了的YBCO涂层导体，获得米级长度的YBCO高温超导带材。研究了隔离层与YBCO超导层的取向生长条件。X射线衍射、扫描电镜和俄歇探针结果显示，Y2O3，YSZ，CeO2隔离层和YBCO超导层具有双轴织构，且致密连续。YBCO超导带材临界转变温度Tc为88K，超导临界电流Ic为50A/cm-width(77K,0T)。

摘要： 采用扩散连接方法制备了BSCCO高温超导带材有阻及超导两类接头.采用四引线法(1μVcm-1标准)测试了两类接头在液氮发零磁场条件下的临界电流曲线,并对接头的微观组织进行了观察.结果表明:相对于传统的钎焊有阻接头.保留Ag中间层的有阻连接接头具有更强的导流能力；而去除Ag包套扩散连接超导接头具有良好的超导性能,与传统的超导接头制备方法相比,接头制备周期大大缩短,超导导流能力大大提高。

摘要： 超导材料在受到外界磁场的影响时,临界电流会发生衰减,衰减程度与外界磁场强度有关.目前,第一代高温超导带材银包套Bi-2223带材已得到广泛使用,第二代高温超导带材YBCO涂层带材也逐步进入应用领域,研究它们在磁场下临界电流的变化有着重要的意义.我们分别对北京英纳超导技术有限公司、日本住友公司、Ameri-cansuperconductor和Superpower生产的一代、二代超导带材的样品,在77K、0～0.4T垂直磁场和平行磁场下进行测试.文中将给出这些样品的测试结果,并进行对比分析.该工作为高温超导带材的应用提供有益的帮助。

摘要： 采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法制备双面YBa2Cu3O7-δ(YBCO)高温超导带材，将Y(DPM)3、Ba(DPM)2和Cu(DPM)2源按配比混合，由氩气与氧气携带送入反应室，利用Computational Fluid Dynamics软件模拟计算双面沉积MOCVD设备反应室的气流场和温度场.拟合结果表明采用较低的气流速度有利于基带上温度的均匀性的提高.通过优化反应室温度和工作气压等参数，成功制备出表面平整度较高、致密性较好，具有良好双轴取向生长的YBCO薄膜.

摘要： 考虑为发展10 MW高温超导风力发电机提出的1KW模型样机方案,针对超导同步风力发电机转子的结构及磁场分布要求,采用有限元方法对线圈的电磁场分布进行了仿真研究,并用高温超导带材绕制和初步实验了一组跑道型励磁线圈,考察了线圈的磁场分布、临界电流等参数,得到了一些对于进一步发展高温超导风力发电机具有参考意义的结果.

摘要： 本文采用低熔点63%Sn-34%Pb-1%Bi-2%Ag合金钎料膏软钎焊和不去除Ag合金包套的直接扩散连接两种方法进行Bi系超导带材的有阻连接.研究了搭接长度、钎焊保温时间、扩散连接温度对接头显微结构、临界电流和电阻的影响.工艺适当时,两种接头的电阻均能达到10-8 Ω量级且临界电流较高.

摘要： 本发明公开了一种第二代高温超导带材制备方法，包括以下步骤：S1、选取具有缓冲层的金属韧性基带作为衬底，在其表面沉积一定厚度的超导薄膜；S2：采用卷对卷动态飞秒红外激光刻蚀系统在超导薄膜表面刻蚀一定密度的点阵图形，所述点阵图形覆盖整个超导薄膜；S3：在刻蚀表面沉积超导厚膜；S4：在超导厚膜表面镀制银保护层和铜稳定层。采用本发明所述的制备方法制备的第二代高温超导带材，77K自场临界电流衰减小于5％，在液氮温区及以下采用U‑Spring技术测试获得不可逆压缩应变不低于0.8％，且在0.8％的压缩应变下临界电流保有率的标准差在5％以下，批次稳定性显著提高，能够解决第二代高温超导带材不可逆压缩应变稳定性差的问题。

摘要： 本发明涉及超导制备装置技术领域内的一种超导带材封装用集束组件及其内封光纤高温超导带材制备装置，包括集束板，所述集束板为弧形板，所述集束板外表面沿周向方向设有导向限位槽，所述导向限位槽自所述集束板的一端贯通至另一端。本发明通过于弧形集束板的外周面上贯通设置有导向限位槽，使得上下金属封装带、超导带以及测量光纤等线束通过导向限位槽进行变向与定位，能够在超导带材封装过程中对线束的方向与位置进行有效限定，结构简单，封装效果突出。

摘要： 本发明公开了高温超导磁悬浮结构及高温超导带材磁悬浮列车，包括永磁轨道、位于永磁轨道上方的悬浮架，所述悬浮架的底部设置正对所述永磁轨道的悬浮杜瓦，所述悬浮架包括两个斜面相对的楔形块，两个楔形块的斜面之间通过若干弹性件连接。永磁轨道固定在道床上，所述悬浮架上设置车厢、且车厢与两个楔形块均相连；还包括用于驱动悬浮架在永磁轨道上移动的牵引直线电机。本发明的目的在于提供高温超导磁悬浮结构及高温超导带材磁悬浮列车，悬浮架相比于传统刚性连接具有更高的稳定性和解耦性，且悬浮能力优于现有技术中的高温超导块材磁浮系统，从而具有更高的工程应用价值和优势。

摘要： 本发明涉及超导材料制备领域，公开了一种采用多层高温超导带材叠成的高温超导块及制备方法，其技术要点是：包括2层以上的高温超导带材和防护层，高温超导带材从下往上依次叠加组成高温超导块，防护层包裹在高温超导块外表面，高温超导带材每层尺寸相同高温超导带材每层竖直方向投影相互重叠，制备时通过裁剪、平整、水平叠加、添加防护层的工艺得到与熔融织构法生产的高温超导块在结构和功能上相同的高温超导块，这种方法解决了现有熔融织构法生产的高温超导块制备过程复杂，成品率不高，同时同一批次的产品差异性较大，并不适合批量化生产的问题，提供了一个生产高温超导块新的方向。

摘要： 本发明公开了一种第二代高温超导带材制备方法，包括以下步骤：S1、选取具有缓冲层的金属韧性基带作为衬底，在其表面沉积一定厚度的超导薄膜；S2：采用卷对卷动态飞秒红外激光刻蚀系统在超导薄膜表面刻蚀一定密度的点阵图形，所述点阵图形覆盖整个超导薄膜；S3：在刻蚀表面沉积超导厚膜；S4：在超导厚膜表面镀制银保护层和铜稳定层。采用本发明所述的制备方法制备的第二代高温超导带材，77K自场临界电流衰减小于5％，在液氮温区及以下采用U‑Spring技术测试获得不可逆压缩应变不低于0.8％，且在0.8％的压缩应变下临界电流保有率的标准差在5％以下，批次稳定性显著提高，能够解决第二代高温超导带材不可逆压缩应变稳定性差的问题。

摘要： 本发明涉及一种高温超导带材夹具及高温超导带材成缆绕制夹具，该高温超导带材夹具包括：夹具底座；拼接组件；转动组件，转动组件设置在夹具底座上，且转动组件具有相对于夹具底座转动的第一位置和第二位置。本申请提供的上述方案，可以实现一个人进行超导带材的固定安装，减轻了工作量，提高了效率和工作质量，通过将多个高温超导带材夹具拼接成一个圆形夹具链套设在电缆芯上，再将多个超导带材对应卡在高温超导带材夹具上，由于每个高温超导带材夹具均匀分布，因此卡在高温超导带材夹具上的超导带材也能均匀的分布在电缆芯的侧壁上；同时通过拆分圆形夹具链上的高温超导带材夹具的个数，就可以对不同电缆外径不同带材数量的带材束进行固定。

摘要： 本申请涉及一种高温超导通电导体及高温超导带材的绕线结构。上述高温超导带材的绕线结构，包括至少两层超导带材。第一层超导带材以预设螺旋角绕制于轴结构，并在轴结构上形成间隙区。第二层超导带材以预设螺旋角绕制于所述轴结构。其中，第二层超导带材部分覆盖第一层超导带材。第二层超导带材剩余部分覆盖间隙区。至少两层超导带材中剩余的超导带材以与第二层超导带材相同的绕制方式绕制于轴结构，以使间隙区被完全覆盖。即当一层超导带材绕制在高温超导通电导体的骨架上时，其它层超导带材要对准上一层的带材间隙，进行插空绕制。此种高温超导带材的绕线结构相邻超导带的磁场垂直分量被部分抵消，有助于均化磁场，消除垂直场的影响。

摘要： 本发明公开了高温超导磁悬浮结构及高温超导带材磁悬浮列车，包括永磁轨道、位于永磁轨道上方的悬浮架，所述悬浮架的底部设置正对所述永磁轨道的悬浮杜瓦，所述悬浮架包括两个斜面相对的楔形块，两个楔形块的斜面之间通过若干弹性件连接。永磁轨道固定在道床上，所述悬浮架上设置车厢、且车厢与两个楔形块均相连；还包括用于驱动悬浮架在永磁轨道上移动的牵引直线电机。本发明的目的在于提供高温超导磁悬浮结构及高温超导带材磁悬浮列车，悬浮架相比于传统刚性连接具有更高的稳定性和解耦性，且悬浮能力优于现有技术中的高温超导块材磁浮系统，从而具有更高的工程应用价值和优势。

摘要： 本发明涉及超导材料制备领域，公开了一种采用多层高温超导带材叠成的高温超导块及制备方法，其技术要点是：包括2层以上的高温超导带材和防护层，高温超导带材从下往上依次叠加组成高温超导块，防护层包裹在高温超导块外表面，高温超导带材每层尺寸相同高温超导带材每层竖直方向投影相互重叠，制备时通过裁剪、平整、水平叠加、添加防护层的工艺得到与熔融织构法生产的高温超导块在结构和功能上相同的高温超导块，这种方法解决了现有熔融织构法生产的高温超导块制备过程复杂，成品率不高，同时同一批次的产品差异性较大，并不适合批量化生产的问题，提供了一个生产高温超导块新的方向。

摘要： 本实用新型涉及超导材料制备领域，公开了一种采用多层高温超导带材叠成的高温超导块，其技术要点是：包括2层以上的高温超导带材和封装壳，高温超导带材从下往上依次叠加组成高温超导块，封装壳包裹在高温超导块外表面，封装壳包括左封装壳和右封装壳，左封装壳和右封装壳通过胶体粘合在一起。高温超导带材每层尺寸相同高温超导带材每层竖直方向投影相互重叠，封装壳上还设有透视镜和标识片。这种方法解决了现有熔融织构法生产的高温超导块制备过程复杂，成品率不高，同时同一批次的产品差异性较大，并不适合批量化生产的问题，提供了一个生产高温超导块新的方向，也实现了高温超导块回收再利用，增加了资源利用率。