Comparison of Y₂Ba₄CuBiOy Nanoparticles with CeO₂Doping on the Levitation Force of Single Domain YBCO Bulk Superconductor by TSIG Process

The top-seeded infiltration and growth process (TSIG) is very effective method for the preparation of YBa2Cu3O7-x (YBCO) bulk superconductors. In order to improve the levitation force of the samples, a series of single domain YBCO bulk superconductors with different ratios of nanoscale Y2Ba4CuBiOy (YBi2411) inclusions in the solid phase pellet is successfully fabricated by the TSIG technique on the basis of previous research. In the present work, the results of YBCO bulk superconductors with YBi2411 and CeO2 (1 wt%) codoping system indicate that, the optimum doping of YBi2411 is 2 wt%, the size of Y211 particles is reduced compared with the samples without CeO2 doping;the largest levitation force is about 15 N obtained in the samples with optimum YBi2411, which is about two times higher than that of the sample without CeO2 doping. The results are very helpful for the fabrication of high quality single domain YBCO bulk superconductors.

Effect of Ingredients on Magnetic Lifting Property in Bulk Melt－Textured YBCO

Bulk YBa2Cu3O7 samples were prepared by PMP method. Through adjusting ingredients and preparation procedures, a pellet with 3. 5 cm in diameter and 0. 9 cm in thickness was synthesized. A mass of 1. 3 kg on a magnet can be levitated at about 1 mm height at 77 K. The XRD and SEM indicated that magnetic lifting property can be enhanced by addition of Ag2O and Y2BaCuO5.

籽晶定向浸渗生长法制备YBCO块材的微观组织特征研究(英文)

采用籽晶浸渗生长工艺和定向凝固技术(DSIG)可以制备具有良好取向的单畴YBCO块材。利用Y-211颗粒和液相预制体作为初始材料以浸渗生长工艺可以控制Y-123基体上的Y-211颗粒的尺寸和分布并且可以制备出近终形的块材。讨论了籽晶定向浸渗生长工艺的主要参数(浸渗结构、温度梯度和最高加工温度)。另外,当液相为035时,Y-211颗粒掺杂的尺寸小于其它2种液相成分所得到的Y-211颗粒掺杂尺寸。

熔融织构生长强磁浮YBCO超导块材的取向和结构

采用熔融织构生长法结合顶部Ｓｍ１２３籽晶技术，成功地制备了直径为２０ｍｍ的ＹＢＣＯ超导块材。该块材具有极强的磁性能。用Ｘ射线θ／２θ扫描和Φ扫描分析其结构表明，样品在三维方向上具有很强的择优取向，其ｃ、ａ、ｂ轴方向分别与Ｓｍ１２３籽晶的ｃ、ａ、ｂ轴方向一致，并具有类似单晶的结构特点。

径向温度梯度对熔化生长大块YBCO超导体形貌及性能的影响

用实验的方法研究了径向温度梯度对熔化生长ＹＢＣＯ大块超导体形貌及性能的影响。结果表明，正的径向温度梯度有利于抑制ＹＢＣＯ大块超导体的成核数，制得的样品具有扇形形貌，晶畴区少而大，样品具有高的磁悬浮力。负的径向温度梯度则不然，制得的样品无规则形貌，晶畴区多且小，磁悬浮力低。

脉冲电流测量法和织构YBCO体材料临界电流研究

建立了一套脉冲临界电流测量装置,脉冲电流大小在0—500 A之间可调,脉冲电流上升时间在0.2—10 ms之间可调,失超电压判据可以达到微伏量级。对于电接点发热不明显的样品,用直流法和脉冲法测定的临界电流可以获得相同的结果。用本装置,在YBCO块样品上测到了高的临界电流密度数据:77K,1T下J_c>7×10~4A/cm^2,4T下J_c>3.5×10~4A/cm^2。

Y_2Ba_4CuBiO_x掺杂对单畴YBCO块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将纳米Y2Ba4CuBiOx(YBi2411)引入了YBCO超导块材,研究了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材晶体生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,YBi2411在YBCO超导块材中呈现出直径约100 nm～200 nm的纳米点状粒子和直径约100 nm～200nm,长约2μm的纳米棒状粒子.当YBi2411添加量x≤8 wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,样品的磁悬浮力随着YBi2411掺杂量的增加而增大;当x≥8 wt%时,样品均可长成一定的单畴区,但随着YBi2411掺杂量的增加,YBCO超导块材的单畴区域逐渐减小,且随机成核现象越来越严重,同时磁悬浮力逐渐减小;当x=8 wt%时,样品磁悬浮力最大.在此基础上,结合超导材料的微观形貌,分析了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响.

Bi_2O_3掺杂对TSMTG法单畴YBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将Bi2O3掺杂到YBCO超导块材中,研究了Bi2O3掺杂含量对单畴YBCO超导块材生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,在YBa2Cu3O7-δ(Y123):Y2BaCuO5(Y211)=1:0.4不变的情况下,掺杂的Bi2O3粉体在样品内部均生成了Y2Ba4CuBiOx纳米粒子.当Bi2O3添加量x≤1.5wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,且样品的磁悬浮力随着Bi2O3掺杂量的增加而增大;当x>1.5wt%时,YBCO超导块材的单畴区域随着Bi2O3掺杂量的增加而逐渐减小,且随机成核现象严重,磁悬浮力降低;当x=1.5wt%时,样品的磁悬浮力最大.该结果对缩短样品制备的周期及进一步提高超导块材性能具有十分重要的意义.

熔融织构YBCO块样品的磁特性研究

对MTG区熔生长法,慢冷法,粉末熔融生长法这3种方法制备的熔融织构YBCO块样品进行了交流磁化率和磁阻的测量。根据实验结果计算了样品的钉扎势,并且发现3种方法制备的样品在150 mT外磁场下均显示出基本消除弱连接的特性;粉末融熔生长法所制样品中有较纯净123相和较好织构,质量最好。

定向顶部籽晶PMP法YBCO块材的制备和微观组织特征(英文)

顶部籽晶PMP法是一种熔融处理技术,对于制备高Jc的YBCO块材具有很好的效果,而定向凝固技术在制备具有良好取向的单晶时也经常用到。将这两种工艺结合起来(称作定向顶部籽晶PMP法(DTSPMP))可以制备具有良好单畴的YBCO块材。本文分析了籽晶传递作用和液相中溶质浓度的变化,研究了温度梯度对晶体取向和大晶粒持续生长的影响。使用扫描电镜分析了抽拉速率对微观组织的作用,结果表明在较低的抽拉速率下可以获得更大尺寸的单畴组织和细小弥散的211颗粒。

应用场结构对YBCO块材悬浮性能的影响

永磁轨道是高温超导磁悬浮车的重要组成部分之一,对YBCO块材在两种应用场:单峰永磁轨道和双峰永磁轨道上的磁悬浮性能进行了数值和实验研究。通过对比两种轨道上方的切向和法向分量的磁场分布,对实验结果进行了分析。实验发现YBCO块材在双峰轨道上方,悬浮力和导向力均大于单峰轨道,双峰轨道在磁利用率方面高于单峰轨道。

钇基和镱基钎料钎焊YBCO高温超导块材研究

采用YBCO基和YbBCO基两种超导钎料对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,测试比较了原始超导块材和经过氧恢复处理的钎焊接头的磁浮力,以评价块材和钎焊接头的超导性能,并对YBCO超导块材的钎缝组织进行了微观分析。结果表明,在本文工艺条件下,钎焊接头的磁浮力密度最高可达原母材的79.4%。采用钎焊连接技术可以实现高性能YBCO超导块材的大尺寸化。微观组织分析表明,钎缝区出现了Y211相或(Y,Yb)211相的富集,211相的富集对接头的超导电性有不利影响。

YBCO材料的发展及其应用

YBCO材料是重要的高温超导材料,在过去几十年里被广泛研究。本文概述了YBCO超导材料的研究意义,论述了其结构,总结了YBCO材料常见的几种形态及其应用,最后展望了YBCO材料的应用前景。

YBCO块材的发展概况

YBCO超导材料具有重要的应用价值。本文总结YBCO超导材料三种使用形式,重点介绍了YBCO块材,论述了YB-CO块材常见的几种制备方法,最后对YBCO超导块材未来的研究方向进行了阐述。

YBCO单畴超导块材的烧结温度控制

本文利用顶部籽晶熔融法(TSMG)成功制备了YBCO单畴超导块材,通过对不同熔融温度.不同生长温区晶体形貌的分析,探索获得了YBCO晶体生长的关键温度参数.结果表明:YBCO晶体生长的最佳熔融温度为1 035℃,生长温区为1 018℃~978℃,该结果为本实验的进一步开展奠定了重要的基础.

高温超导块材磁体悬浮系统的振动特性

指出了非直接场冷磁化产生的高温超导块材磁体在应用磁场中实现了稳定的悬浮或悬挂现象。利用Lakeshore公司的电磁铁和场控仪产生的均匀磁场作为磁化外场时,单块YBCO高温超导块材磁化率为77.8%,在应用外磁场下实现稳定悬浮的磁化外场区间仅为0.057～0.121T。为了验证高温超导块材磁体悬浮系统的稳定性,使用了一个随机信号形式的激励源,其幅值在0～14.5N之间且频率范围为0～400Hz。振动特性分析表明,高温超导块材磁体悬浮系统具有低频共振高频隔振性能;系统共振频率和动态刚度随着磁体俘获磁场的增大而增大;系统的阻尼系数表现出明显的先增后减的非线性特征。当超导磁体俘获磁场为0.091T时,即悬浮间距8mm,HTSMagnet-PM系统表现出最佳的动态特性,抗外界干扰能力最强。因此,这种非直接的场冷磁化方式产生的稳定悬浮现象,使得引入块材磁体成为了高温超导磁悬浮系统中可行的能量储备或改善系统稳定性的方法。

高温超导磁悬浮车用悬浮单元优化的实验研究

研究了YBCO高温超导块材与2种典型的永磁轨道之间的最佳宽度比例。这2种永磁轨道的永磁用量基本相同,磁场分别呈单峰和双峰分布。通过改变YBCO高温超导块材组合的横向尺寸,利用高温超导磁悬浮测试装置(SCML-02)研究了在不同场冷高度、相同工作高度下高温超导块材在永磁轨道上的悬浮力。结果表明:块材与磁场呈单峰分布的永磁轨道之间的宽度比与场冷高度无关,而与呈双峰分布的永磁轨道之间的宽度比却极大地依赖于场冷高度。这一结果对高温超导磁悬浮车系统地优化设计是有帮助的。

非均匀长圆柱超导体的热应力分析

用解析法研究了非均匀长圆柱超导体在冷却过程中,随着时间及位置变化的温度场以及热应力应变的分布.其中,假定杨氏模量呈现出与坐标和温度相关的指数形式变化.利用贝塞尔方程解析求解了热传导方程,得到了温度场的分布.结果表明:计算结果与实验结果相符,温度场在很短的时间内达到稳定,并最终趋于液氮温度,而剧烈变化的温度会导致较大的热应力.结果表明,径向应力先增大后减小,直至趋于热平衡状态;环向应力则表现为靠近中心处应力为拉应力,反之靠近边界处为压应力.

涡流阻尼器对高温超导磁悬浮系统的影响

对高温超导磁悬浮系统的动态特性研究表明,多种类型的高温超导磁悬浮系统都存在阻尼过低的问题,在系统中增设涡流阻尼器可以有效改善系统阻尼特性。为了探寻涡流阻尼器高温超导磁悬浮系统悬浮性能的影响,实验研究了几种不同厚度的铜质涡流阻尼器对准静态悬浮力和导向力的影响情况。实验表明,涡流阻尼器的引入对悬浮力和导向力的影响都是有利的,并且悬浮力的测试结果表明可能存在较为优化的阻尼器厚度。

NdFeB永磁体下YBaCuO块材在交流磁扰动中的悬浮力磁滞特性

研究了交流磁扰动对高温超导块材和永磁体之间悬浮力的影响。实验分析了在零场冷(ZFC)条件下,不同频率的交流磁场扰动下的悬浮力曲线;另外还研究了交流磁扰动在永磁体下降和上升过程中对悬浮力的影响,发现上升过程中悬浮力受交流磁场影响较大,而在下降过程中影响则较为不明显,同时随着交流磁场幅值的增大,悬浮力的滞回曲线逐渐加宽。说明交流磁场导致了超导块磁滞损耗的增加,对超导磁浮特性的研究具有理论意义。