REBCO高温超导多芯带材的制备技术及性能研究进展

二代高温超导稀土钡铜氧(REBCO)带材因其具有优异的临界电流密度、高上临界场、高临界转变温度等优点,已逐渐应用在电力交通、科学仪器、聚变能源等高新技术领域。然而,REBCO高温超导带材具有极大的高宽比(超导带材宽度与厚度的尺寸比),使得其在应用过程中具有较大的交流损耗和较明显的屏蔽电流效应。为避免高宽比造成的影响,将REBCO带材中的超导层采用不同制备技术细分为平行且极窄的“芯丝”,从而将REBCO带材改性为REBCO“多芯带”,目前该领域研究已成为国内外研究者们的关注热点。该文综述了国内外在REBCO带材多芯制备方法与相关性能研究方面的研究进展。基于目前的制备技术,重点综述了商业化带材多芯改性技术(激光切割、机械切割和化学刻蚀)和REBCO多芯带直接成形技术(喷墨打印、机械划痕、两级轮廓衬底)的制备工艺技术对其性能的影响,总结并论述了目前REBCO多芯带材制备技术存在的主要问题及今后的发展方向。

铋系银包套高温超导多芯带材的显微组织结构

采用粉末装管法制备了Ｍ２７ （２７ 芯）， Ｍ１９ （１９ 芯） 六种铋系银包套高温超导多芯带材， 利用标准四引线法测量其电学性能临界温度（Ｔｃ） 和临界电流密度（Ｊｃ）， 利用高分辨电子显微镜， 配有能谱仪的透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究其显微组织结构。超导多芯带材的相组成以２２２３ 相为主， 可以观察到少量的２２１２ 相， 且与２２２３ 相共生。在超导相晶粒之间和三叉晶界存在非晶层。超导相界面、超导相和银包套界面较为平直， 超导相和银包套界面夹角为５°。超导相的晶粒具有一定的织构， 晶粒的ａｂ 面大致平行于带材的带长方向，ｃ 轴大致垂直于轧面。扫描电子显微镜观察表明国外超导带材的晶粒较国内大而明显。在样品中存在ＣｕＯ、ＳｒＯ和ＣａＯ杂相。一些杂相在超导相的周围沿晶界分布， 一些杂相独立存在。

超导多芯带材冷压成形的工艺参数研究

在Bi2 2 2 3/Ag超导多芯带材的制备过程中 ,采用了冷压成形的加工工艺。介绍了压力、压下速率、摩擦系数等冷压工艺参数对带材临界电流Ic值的影响 ,本研究所得结果对进一步实现Bi2 2 2

Bi-2223/Ag超导多芯带材的内切轧制研究

研究了Bi 2 2 2 3 /Ag超导多芯带材在一种新的加工方式—内切轧制过程中性能和组织的变化规律 ,采用XRD和SEM等测试方法对带材结构和组织进行了分析 ,并结合传统平辊轧制进行了对比。研究表明 ,相对于平辊轧制 ,内切轧制内辊和平辊轧制辊径相同时 ,采用内切轧制可以有效改善超导带材的组织结构 ,使得超导芯结构更加均匀 ,并增加超导芯的致密度 ,还可以有效改善带材内的银超界面状态 ,提高超导带材的电流传输性能。

Bi系超导多芯带材冷压成形的研究

在国内首次采用连续冷压成形工艺制备超导多芯带材。介绍了工艺的成形机理、试验装置,着重介绍了压模过渡区对带材超导性能的影响,并优化出过渡区的曲线方程。

铋系银包套高温超导多芯带材的微观结构观察

采用粉末装管法制备了Ｍ２７（２７芯），Ｍ１９（１９芯）两种铋系银包套高温超导多芯带材。将样品制成平面及断面试样。利用配有能谱的ＪＥＭ２０００ＦＸ型透射电子显微镜对其进行了形貌观察和成分分析，确定了相组成。利用ＪＳＭ８４０型扫描电子显微镜对多芯带材进行了低倍观察以确定其多芯带材的均匀性和生长结合的完整性。

冷压对Bi2223/Ag多芯带材超导性能的影响

在Ｂｉ２２２３／Ａｇ超导多芯带材的制备过程中，采用了热处理—冷压—热处理的工艺，取 压力、压下速率、摩擦系数和来料作为待研究的冷压工艺参数，以带材的临界电流Ｉｃ值为评价 指标，用正交法设计实验方案，结果表明：摩擦系数对带材临界电流Ｉｃ值的影响高度显著，压力 和来料对带材Ｉｃ值的影响显著，压下速率对带材Ｉｃ值的影响程度量小．