转变法制备粉末套管Nb_3Al超导线材及其性能研究

使用自主研发的快热快冷处理设备,对粉末装管Nb/Al前驱线进行快热快冷处理,然后再经过800℃10 h转变退火处理,得到具有Nb3Al超导相的超导短样.通过扫描电镜观察分析超导样品微观结构,发现所有样品均有Nb3Al相存在,但在靠近Ta管内层有少量的Nb2Al相,超导芯内有少量的Nb剩余.在制冷机冷却的环境下使用四引线法测试了样品的超导性能.结果表明,自场下在10.9 K温度时,没有铜稳定体的Nb3Al超导线最高临界电流密度是66.5 A/mm2,超导起始转变温度是15~18 K.     

磁感应屏蔽电流沿纵向的传输性能对YBCO块材磁悬浮力的影响

用一种新的抽层方法直接研究了磁感应屏蔽电流沿纵向的传输对单畴YBCO大块超导体磁悬浮力的影响. 将直径为30 mm, 厚度为7 mm的单畴YBCO块材, 从其半高处沿平行于样品上表面的方向用线切割机逐步切成两个薄片. 每次切进5 mm, 且在每次切割前后均要测试样品的磁悬浮性能, 结果表明, 任何小的抽层都会降低超导体的磁悬浮性能. 这是由于抽掉的薄层减小了超导体上部和下部之间的接触面积, 阻断了感应电流沿纵向的传递, 从而减小了对磁悬浮力有贡献的有效面积系数. 当样品被分成两半时, 样品的磁悬浮力衰减为原来的50%, 且样品的磁悬浮力正比于平行于样品上表面的有效面积系数.     

高场磁体用套管法Nb_3Al超导线材制备及性能

采用套管法,结合挤压、拉拔和轧制等塑性加工过程制备了Nb3Al超导线材前驱体长线,并利用自主设计制作的急热急冷(~2000℃,RHQ)装置对线材样品进行RHQ热处理和低温成相退火,获得了高性能的Nb3Al超导线材.结果表明,该线材由管状Nb3Al超导体、Nb基体骨架和孔洞组成;即通过RHQ热处理使Al芯与周围的Nb实现固溶体化,并留下孔洞,随后的低温成相退火使Nb-Al固溶体生成了管状Nb3Al超导体,而在距离Al源较远的位置则留下未反应的Nb基体骨架.通过扫描电子显微镜和磁化率测量显示,该线材中Nb3Al超导体具有精细的晶粒尺寸(50~100 nm)和良好的晶粒连接性;不同样品的起始超导转变温度(Tc)均达到了约17 K,表明该线材中Nb3Al超导体的Nb/Al原子比接近理想的3:1.因此,利用套管法有望制备出满足下一代高场磁体应用的高性能Nb3Al超导线材.     

过量Y2O3的添加对熔融织构YBCO大块性能的影响

研究了不同添加量Y₂O₃对熔融织构YBCO大块超导体的熔化生长温度、显微结构及其超导性能的影响. 结果发现, 随着Y₂O₃添加量的增加, YBCO材料的熔化生长温度降低, 而其固态反应温度并无明显变化. YBCO块材的磁悬浮力随着Y₂O₃添加量的增加, 先增加后减小而出现了一个峰值, 其最佳的添加量约为10(质量百分数)左右. 结合这组样品的初始成分及显微组织, 分析了Y₂O₃的添加对YBCO超导性能的影响, 并制备出了高质量的YBCO超导块材.     

机械合金化制备Nb_3Al超导体的工艺研究

利用机械合金化方法制备了一系列不同的Nb3Al块材,研究了球磨时间及退火温度对Nb3Al超导体成相及超导性能的影响,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和磁学测量系统等详细分析了不同制备条件下Nb3Al超导体的相成分、微观组织结构,以及超导性能的变化.结果表明:将Nb和Al粉末混合后,利用高能球磨设备,球磨1 h即可以生成Nb(Al)ss过饱和固溶体;当球磨时间增加到10 h时,样品粉末发生了非晶化.通过调节球磨时间、退火温度,成功制备出超导起始转变温度达到15.3 K的单相Nb3Al超导体.     

无定形C掺杂对MgB2微结构和超导电性的影响

采用原位法粉末装管工艺制备了MgB2-xCx/Nb/Cu单芯线材.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(EMS)和物性测试仪(PPMS)等手段研究了无定形C掺杂对线材微观结构及超导电性的影响.结果显示,随着C掺杂量的增加,进入MgB2晶格的C含量增加,MgB2层间结构不变.样品性能达到实用化超导磁体要求,在温度30 K外场0.2 T条件下,C掺杂量x=0,0.05,0.10,0.15的样品临界电流密度分别达8.1×104,1.7×105,1.6×105和1.0×105A/cm2.实验表明最佳C掺杂量x在0.05与0.10之间.     

粉末套管法制备MgB2/Fe超导线材及超导电性

在对MgB₂超导体成相物理化学过程分析基础上, 用原位粉末套管(PIT)技术制备了MgB₂/Fe超导线材, 采用扫描电子显微镜(SEM)研究了线材中MgB₂超导相的微观结构, 使用标准四引线法测量了线材的传输临界电流密度(J_c), 结果表明: 线材中MgB2的晶粒尺寸为1~3 mm, 晶粒间的连接较好, 线材在20 K, 自场下, J_c达到6.1×0⁴ A/cm².     

铜铜焊接及铜钢焊接技术在氧枪喷头产品中的应用

焊接技术是现代工业和科学技术发展的产物,是现代工业制造技术的一个重要的组成部分。通过对氧枪喷头产品中的焊接工艺难点进行试验研究,制定了可行的技术方案,保证了产品使用性能的要求。针对产品的结构,对焊接方法的选择进行了综合分析,通过试验研究,确定适于生产的工艺方案,以保证产品质量满足使用性能。对产品铜-铜焊接工艺进行了较系统研究,主要分析了铜与铜合金的焊接性;钎焊特点;钎焊接头的形成过程,其中包括钎料和母材金属成份、钎焊温度等。同时对氧枪喷头内部结构的钎焊工艺性从选用钎料、钎焊工艺试验两个方面进行了分析研究,并且针对氧枪喷头铜-钢焊接工艺性、对零件材质焊接性进行了分析,运用了铜钢电子束焊接,铜钢钨极氩弧焊接,铜钢熔化极氩弧焊接等方法进行了试验,确定了适于批量生产的工艺方法,经生产验证产品达到了各项技术性能指标。     

粉末套管法制备MgB2/Fe超导线材及超导电性

在对MgB2超导体成相物理化学过程分析基础上, 用原位粉末套管(PIT)技术制备了MgB2/Fe超导线材, 采用扫描电子显微镜(SEM)研究了线材中MgB2超导相的微观结构, 使用标准四引线法测量了线材的传输临界电流密度(Jc), 结果表明: 线材中MgB2的晶粒尺寸为1~3 μm, 晶粒间的连接较好, 线材在20 K, 自场下, Jc值达到6.1×04 A/cm2.     

粉末装管法高临界电流密度MgB2/Ta/Cu线材

利用粉末装管法制备出致密的MgB2/Ta/Cu线材,通过超导量子干涉器件(SQUID)磁强计测量了样品的磁化曲线.结果表明,MgB2线材的转变温度为38.4 K,转变宽度很窄,仅为0.6 K,MgB2/Ta/Cu线具有很强的磁通钉扎能力,在5 K下的不可逆场达到6.6T,临界电流密度高于105 A@cm-3(5 K,自场)和104A@cm-2(20K,1 T).