韩征和:“十五”863超导材料与技术专项成果

高温超导带材规模生产,薄膜批量制备,电缆实用示范工程建成,限流器并网示范运行,滤波器系统介入商业运营,在抢占应用超导战略制高点中,我国应用超导技术正在与国际先进水平竞跑。

高温超导与节能减排

超导材料的大规模应用可为发电、输电和用电带来革命性的技术进展,对减少运点途中能量损耗有着巨大的作用。伴随着我国国民经济的发展和大量使用可再生能源及核能,电能占我国能源的比重越来越大,大力研究开发高温超导应用产品正当其时。

运行温度对NbTi管内电缆导体瞬态稳定性的影响实验研究与分析

在SULTAN测试设备上进行了含分离铜股线NbTiCICC在不同温度裕度下的瞬态稳定性的实验研究,应用脉冲场对样品的高场区的中心段(长度是390 mm)进行感应加热,发现设计的含分离铜股线CICC有很强的抗磁扰动能力,该文分析了这个现象的原因,研究了股线上的运行温度对稳定性的影响并对3个CICC导体进行稳定性差异分析,通过理论计算,对理论计算值和实验测量值进行了比较,为HT-7U纵场和极向场.NbTi CICC的运行温度的选择提供实验依据。

实用Bi系高温超导带材

介绍了(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox(BSCCO)带材产业化生产技术,并就几个关键环节如前驱粉制备与预处理、导线的机械加工以及带材的形变热处理等作了详尽的阐述,比较了世界各国的发展现状。针对特定的高温超导应用方向如超导电缆、超导磁体和电流引线等,研究了提高长导线均匀性的关键技术,进行BSCCO导线的多样化设计以降低导线的交流损耗、热导率和临界弯曲半径,并对导线进行表面改性处理如涂镀绝缘漆和镀锡等。结合已有的研究基础,从提高BSCCO带材的性能和降低生产成本出发,指出了BSCCO带材产业化技术今后的发展方向。

关于发展高温超导输电的建议

为解决我国日益突出的能源资源和负荷分布不均的矛盾,提高能源、环境和经济等综合利用效率,中国科学院学部于2011年12月设立了"高温超导输电"的咨询项目,力求前瞻思考和探讨高温超导输电的可行性并为国家发展此项前沿技术提供咨询意见。本项目在严陆光院士的主持下,组织20多位院士和专家,经过一年多的深入调研和研讨,形成了《关于发展高温超导输电的建议》咨询报告。报告分析了国内外高温超导输电技术发展和示范应用情况,认为高温超导输电具有大容量、低损耗、体积小、重量轻、系统可靠性高、节约资源、环境友好等优势,有望在我国未来电网发展中发挥重要作用。报告还针对我国相关技术和政策等方面的问题,提出了我国发展高温超导输电路线图和设立"高温超导输电"项目等政策建议。

高温超导材料的研发、产业化与经济性能提高

20世纪80年代末发现的氧化物超导体超导转变温度达到了90K以上,可以工作在液氮环境中。由于氮气资源的极为丰富以及相对于4.2K制冷成本的大大降低,使得超导技术的大规模应用变为可能。通过20多年来对高温超导实用成材技术的研发,基于铋锶钙铜氧体系的第一代高温超导带材已经实现了产业化。基于钇钡铜氧体系的第二代高温超导带材也已制备出了单根长度达千米的带材,标志着制约产业化的长度瓶颈已经解决。由于第二代高温超导带材性能更为优越,不需要贵金属,因而具有成本进一步下降的潜力。因此,第二代高温超导带材的产业化有可能在不远的将来就会实现,它将会极大地推动超导技术的大规模应用。

制备高温超导涂层导体的技术路线分析

钇系高温超导涂层导体具备优异的超导性能,有广泛的应用前景,因此成为国际上的研究热点之一。近年来涂层导体长带的研制在日本和美国等国家取得了巨大进展,目前主要的技术路线为离子束辅助沉积(IBAD)和轧制辅助双轴织构基带(RABiTS)2种,其中IBAD技术路线的使用更为广泛而且产品性能处于领先地位。基于对上述2种技术路线进行的对比分析研究,介绍了目前世界范围内主要研究单位的进展情况,并对这2种技术路线在涂层导体结构的3个基本部分(金属基带、过渡层、超导层)的制备情况进行了具体对比分析。

连接参数对Bi系(BSCCO)超导带材扩散连接接头性能的影响

采用高温直接加压退火工艺扩散连接61芯B i系高温超导带材。研究了835℃连接温度下接头搭接长度、搭接区窗口的台阶数、保温时间对接头结合界面特征及其超导电性的影响。结果表明,连接参数对接头超导电性Ic影响明显,超导电性低的接头其超导芯结合界面处有未焊合迹象,母材经过835℃扩散连接热循环后超导电性显著降低。

涂覆铁磁材料的Bi2223带材临界电流特性

系统研究了表面镀镍的Bi2223多芯带材的临界电流特性。实验表明,经过镀镍处理的Bi2223带材的临界电流可提升10%左右。为了更好的说明铁磁环境对于临界电流的影响,建立了有限元模型,定量研究了外加磁场下不同涂覆参数对于临界电流的影响。

高温超导导线在低平行磁场下传输性能的研究及其在电缆应用中的影响

在迄今流行的认知当中,第二代高温超导导线相对于一代导线具有更优良的磁场性能,然而本研究发现在液氮温度和低平行场(平行于导线宽面)的条件下实际情况恰好相反。文中通过测量研究和文献调研相结合,确认了这一现象的可靠性。高温超导电缆在远距离输电和大型城市输电方面都具有显著的性能优势,必将为我国电力能源领域带来重大的技术变革。而在高温超导电缆等应用技术中,低平行场是典型的使用条件,根据本研究得到的数据并考虑到价格因素,目前一代导线在这些应用领域中具有明显的相对优势。

铋系高温超导粉体的处理与相组成的控制

对采用喷雾干燥法制备的铋系超导粉体进行焙烧处理,通过改变温度、氧分压、保温时间等工艺参数,对铋系高温超导粉末中的相组成进行控制,制备出相组成不同的超导粉末。采用XRD分析超导粉末的相结构及相组成。本研究的目的是得到相组成不同的超导粉末的制备工艺条件,并对工艺参数进行优化。

一种高温超导磁悬浮装置

本文介绍一个基于倒挂吸引式 (EMS)原理的高温超导磁悬浮试验装置 .这个装置由高温超导磁体、单臂梁金属导轨、位置传感器、控制电路等组成 .绕制超导磁体线圈所用的是Bi 2 2 2 3/Ag高温超导线材 .超导磁体工作在激磁电流为 3.2A时 ,在 5mm的空气间隙中产生 0 .2 1T的磁通密度 ,与单臂梁金属导轨可产生 72N的垂直悬浮力 .通过引入压控电流源 ,利用常规的超前—滞后校正实现了该磁悬浮装置的稳定悬浮和鲁棒控制 ,在负载变化 87.5 %的情况下仍能实现超导磁悬浮装置的稳定悬浮 .该试验装置首次验证了高温超导线圈的可控性问题 。

TFA-MOD法制备YBCO薄膜生长速率研究

采用原位电阻法对TFA-MOD法高温热处理阶段YBCO薄膜生长速率进行了研究。实验结果和分析表明原位电阻测量法是一种估算YBCO层生长速率的有效方法,不同条件下的测量结果表明薄膜生长速率随管式炉内的温度、水分压、气体流量的上升而明显增加,但随薄膜面积的增加而减小。实验结果为进一步探索和优化热处理过程提供了重要的基础。

失效空心阴极发射体的扫描电镜研究

利用场发射扫描电镜(FESEM)及其附带能谱仪研究了失效空心阴极发射体的表面形貌、元素组成。研究了离子源环境参数包括预热温度、环境气体组成等对空心阴极失效的影响。提出在离子束辅助沉积(Ion Beam As- sisted Deposition)系统中影响空心阴极发射体寿命的影响因素包括预热温度,环境气体等。通过控制温度和环境气体参与反应的时间可以提高空心阴极的寿命。

高温超导复杂产品产学研合作创新的动力体系探析

努力构建高温超导复杂产品产学研合作创新的动力体系,将是超导技术及应用发展中一个至关重要的问题,依据我国实际情况,要选择合适的合作模型、充分发挥政府的主导作用、利用资金支撑与良好的创新文化等来发挥市场的驱动力。

高温超导复杂产品国外近期应用态势及对我们的启示

一．高温超导复杂产品国外近期应用态势分析1．电缆项目成为应用开发热点自20世纪90年代末，高温超导材料的制备技术取得重大突破以来，美国超导公司（ASC）、丹麦北欧超导技术公司（NST）、日本住友电气公司、德国真空冶炼公司等的高温超导线材很快形成了产业化生产能力，极大地促进了超导应用技术的研究，并大大加快了电缆项目的商业化进程。

高温超导复杂产品的战略地位与复杂特性分析

材料是社会进步的物质基础和先导，对国民经济和国防建设起着关键的支撑作用；新材料指的是那些新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优异性能的材料。超导材料就是一种具有特殊性能的材料，超导技术被认为是21世纪具有经济战略意义的、有广泛应用和巨大商业发展潜力的高新技术，在能源、电力、医疗、交通、科学研究及国防军工等方面有重要的应用价值和巨大的开发前景，将会对国民经济和人类社会的发展产生巨大推动作用。

利用交流磁化率无接触测量Bi-2223/Ag高温超导带材的E-J特性

对Bi-2223/Ag超导带材的交流磁化率(χ=χ′+jχ″)随交流磁场的峰值(μ0Hm=0.01～60mT)以及频率(f=1～540Hz)的变化进行了系统的研究,发现通过在不同频率下测量χ″最大值所对应的磁场Hm(χ″),结合临界态模型的假设,可以对带材的E-J特性进行推导。在单芯带材情况下,所得结果和由传输测量得到的E-J关系相符合;而在多芯带材情况下则需要对磁化电流进行修正。这可以作为一种非接触测量单芯Bi-2223/Ag带材E-J特性的方法。

铋系高温超导材料中3321相生成机理

将铋系高温超导粉末在不同的工艺条件下进行焙烧,然后用XRD分析样品中的相组成,并用内标法计算样品中各相的相对含量。通过对Bi-2212相、3321相、(Sr,Ca)2CuO3(2:1相)和CuO的相对含量的变化规律的研究,提出了3321相生成的反应机理。实验结果表明,铋系超导材料中3321相的生成与(Bi,Pb)-2212相的分解是直接相关的。Pb从(Bi,Pb)-2212相中析出引起(Bi,Pb)-2212晶体结构中缺少足够的(Bi,Pb)原子,导致部分(Bi,Pb)-2212相的分解,在生成3321相的同时还生成(Ca,Sr)2CuO3和CuO。

学习型高温超导复杂产品研发团队建设探讨

一、学习型组织提出的背景及特征分析 1．学习型组织提出的主要背景 一个多世纪以来，西方国家普遍遵循以泰勒（F．W．Taylor）科学管理为基础、以亚当-斯密（Adan Smith）分工理论为主导的职能分工、条件分割的传统管理理论，重视金字塔式的等级权力控制型组织结构。这种管理模式在工业经济时代发挥过巨大作用，进入知识经济时代后，越来越不适应瞬息万变的市场经济条件下激烈竞争取胜的需要和生产力发展的要求。如何找到一种能够适应时代发展要求的全新管理理论和管理模式，已成为经济学家、管理学家和企业家共同关注的任务，“学习型组织”（Learning Organization）管理理论就是在这样的背景下于20世纪90年代诞生的。