超导材料YBCO的制备及其催化降解有机污染物性能的研究

选用超导材料钇钡铜氧(YBCO)作为降解化工染料亚甲基蓝的催化剂,以固态烧结法制备YBCO,研究其催化剂表征,并测试其催化降解有机污染物的性能。结果显示,YBCO具有较好的催化降解亚甲基蓝的能力。

3英寸双面YBCO薄膜的MOCVD制备研究

制备大面积双面YBCO超导薄膜有助于器件集成的发展。基于自研金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统在3英寸铝酸镧基片上制备了性能优异的YBCO超导薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)表征了薄膜表面形貌和厚度,结果显示薄膜双面形貌一致,薄膜表面大部分平整,有少量孔洞。双面厚度接近,分别为533 nm和565 nm。X射线衍射(XRD)测试结果表明在大面积薄膜上成分分布均匀,除了(400)-Y_(2)O_(3)和LAO基片衍射峰以外,只存在尖锐的(00l)-YBCO衍射峰,薄膜双面面外扫描半峰宽低于0.3°,面内扫描半峰宽低于0.944°且仅有四个相距90°的独立尖峰,说明薄膜沿基片外延质量好。在77 K温度下分布式临界电流密度(Jc)测试结果表明薄膜具有良好载流能力,双面Jc>2.4 MA/cm^(2),面内均匀性和双面一致性高。在77 K,10 GHz的条件下,使用蓝宝石谐振器测试得到薄膜的微波表面电阻(Rs)为0.188 mΩ。结果表明自研MOCVD系统能够制备高质量、大面积的YBCO高温超导薄膜。

定向凝固法制备YBCO超导体的若干材料学问题

讨论了定向凝固法制备 YBCO超导体涉及的包晶转变与包晶反应、成分过冷、扩散控制生长模型、界面效应及定向凝固 YBCO生长晶体学等问题。

低氟MOD法制备Zr掺杂YBCO薄膜的研究

在金属有机盐沉积(MOD)法制备YBCO薄膜的工艺中,采用无F的α甲基丙烯酸铜取代原来的三氟乙酸铜,可以降低前驱溶液中大约50%的氟含量.研究表明,该方法大大缩短了YBCO前驱薄膜受热分解的时间,仅为原来的1/7.通过XRD、SEM分析发现,该方法可以制备成分单一、具有良好立方织构的YBCO薄膜,且薄膜表面平整致密,没有裂纹,临界温度(Tc)达到了90K左右,77K、自场下的临街电流密度(Jc)达到了2.84MA/cm2.通过在制备的YBCO薄膜中引入6mol%的Zr元素掺杂,有效地提高了YBCO薄膜在外加磁场下的超导性能.

YBCO超导带材研究进展

简要回顾了高温超导带材的发展历史,然后系统地总结了YBCO超导带材的构成、基带、过渡层和超导层的制备方法,并介绍了当前国内外的研究水平和新近取得的进展,尤其是国内最近的重要进展。在此基础之上,对YBCO超导带材的应用和市场前景进行了展望。

Bi2223/Ag和YBCO高温超导带材在交流过电流冲击下的失超及恢复特性研究

采用交流冲击实验装置测量了在不同交流过电流、持续交流工作电流及冲击时间情况下,不同散热条件下Bi2223/Ag和YBCO高温超导带材的电压、电流和温度随时间变化曲线,分析了冲击期间和冲击后带材各参数变化及失超恢复时间与散热条件和冲击参数的关系。研究结果表明:带材在交流过电流冲击下的失超和恢复过程主要取决于冲击能量和冲击过后带材内发热与散热的竞争效应。

高温超导氧化物YBCO的掺杂效应研究进展

综述了近10年来高温超导氧化物YBCO掺杂效应研究的进展。通过化学掺杂不但能提高YBCO的临界电流密度和临界转变温度等超导性能,而且能改善超导体的力学性能和影响晶体生长的热力学行为等。掺杂效应的研究使YBCO的应用性能得到了提高,同时为研究超导机制提供了更多的理论信息。

超声雾化方法中两步沉积对YBCO薄膜性能的影响

用自行研制的超声雾化装置在{110}<011>织构的Ag基带上直接沉积了YBCO涂层超导薄膜,结果发现一步沉积所得YBCO薄膜的表面有许多白色小颗粒,而且薄膜的织构和临界电流密度都较低,这是在900℃高温沉积过程中大量的Ag蒸发和扩散到YBCO膜层中所致．于是本文提出分高低温两步沉积的实验方案,即700℃先沉积15min,再升温到900℃沉积30min,通过SEM对薄膜表面和EDS能谱对薄膜的断面进行分析可知,两步沉积的YBCO薄膜中Ag的含量大大降低,而且薄膜的织构和临界电流密度得到明显改善和提高,最后通过两步沉积制备了15cm长、临界电流密度高于104A／cm2的YBCO超导薄膜．

YBCO高温超导磁体线圈的设计与优化

基于YBCO涂层导体的临界电流特性,采用有限元数值计算法设计了一个螺管型结构的混合带材高温超导磁体线圈。根据磁场分布、并考虑到带材的临界电流随磁场大小和方向的变化关系,给出了影响磁体工作电流特性的磁场分量在线圈中的位置分布。为了进一步提高磁体的工作电流和储能量大小,在考虑到磁场分量最不利点位置分布的情况下,对涂层导体磁体的结构和形状进行了优化,其结果对涂层导体超导电力装置的设计和构造具有一定的指导意义。

YBCO厚膜用高变形率Ni基带中的加工和退火织构

系统研究了高变形率Ni基带中的加工和退火织构。用高纯Ni板（99．99％）为初始坯料进行高变形率室温轧制，加工率分别为80％，89％，93％和95％。对加工率为95％的试样在750℃，800℃，850℃，900℃，950℃和1000℃进行5h再结晶退火。用X射线衍射、极图、取向分布函数等方法分析；讨论了Ni基带加工织相，再结晶退火织构的形成和发展。结果表明：随总冷加工率的增加，在Ni基带的加工织构中，沿β取向线的｛112｝<111>和｛123｝<634>织构成分增加,｛110｝<112>绿构成分较低；总冷加工率为95％的试样中，随再结晶退火温度的增加，立方级构的体积分数逐渐增加，φ扫描的FWHM变窄；当再结晶退火温度较低时，立方织相成分偏离正常位置12°～13°，随退火温度的增加，如在1000℃退火，立方织相成分偏离正常位置程度逐渐缩小，变成sharp立方织构。

基于国产YBCO带材的高温超导发电机的研制

随着可再生能源工业的发展对发电机技术提出更高容量和更大功率密度的需求,高温超导发电机在海上风力发电机领域有着广阔的应用前景。中国科学院电工研究所与上海电气集团上海电机厂有限公司合作研究高温超导发电机技术并研制基于国产YBCO带材的500 kW高温超导发电机原理样机。500 kW高温超导发电机为首台基于国产YBCO超导带材的高温超导发电机。目前,超导发电机已经完成研制工作并进行满负荷运行测试,电机运行良好,各项指标依据国标测试达到预期值。该文着重介绍500 kW高温超导发电机系统的研制工作,其中包括国产YBCO带材和9%Ni低温导磁钢的电磁特性研究,超导励磁绕组的优化设计和研制,同时介绍500 kW高温超导发电机的系统级测试工作,包括空载特性、负载特性、满载效率,并给出相应实验测试结果。

低氟TFA-MOD工艺快速制备YBCO超导厚膜的研究

为提高TFA-MOD工艺制备YBCO薄膜的生产效率,实验采用了丙烯酸盐对传统三氟乙酸盐进行部分替换.由于前驱溶液中氟含量的减少,低温预处理过程升温速率可达到300℃/h;并通过对低温预烧工艺中气氛的调整,避免了增稠剂二乙醇胺的添加对薄膜质量造成的不利影响,使其添加上限达到0.75g/5mL.经过工艺改进,单次涂膜厚度可达到1μm.虽然由于厚度的增加,表面有a轴晶粒出现,但薄膜内部仍具有较优的微观结构.其临界电流密度(Jc)及临界转变温度(Tc)分别达到3.5MA/cm2和90K.

磁控溅射制备YBCO超导薄膜的AFM研究

采用中空柱阴极直流磁控溅射装置制备YBCO超导薄膜。应用原子力显微镜 (AFM)研究了在最佳工艺条件下沉积在LaAlO3 和Zr(Y)O2 上的具有c轴取向的YBCO超导薄膜及其相应衬底的表面形貌。生长的YBCO膜都具有较好的表面结构。在LaAlO3 单晶衬底上的YBCO膜形成大颗粒岛状结构 ,颗粒生长整齐 ,尺寸大小均匀 ;生长在单晶Zr(Y)O2 上的YBCO膜则形成起伏较大的层状与岛状生长的混合结构 ,这些差别的产生与衬底的初始状况及制备过程中膜与衬底的界面作用有关。分析了形成超导薄膜不同表面形貌的原因 ,从生长机理角度讨论了表面形貌与缺陷和位错的形成机制。

YBCO超导带材交流过流冲击下的稳定性

通过实验方式测量了各种交流过电流幅值以及持续时间情况下,YBCO超导带材电压、电流和温度,以及冲击后临界电流的变化情况,结合YBCO超导带材的过电流冲击下的热传导模型,以及液氮的热交换系数对YBCO超导带材过流冲击条件下的电及热特性进行分析,并根据对YBCO超导带材的性能退化与温度对应关系的分析,提出其过流冲击下的安全极限。研究结果可以为YBCO超导带材的性能优化和超导电力设备的设计提供有益的参考。

氧含量对PMP法YBCO超导体特性的影响

采用高温淬火方法制备了Ｔｃ在２７．４Ｋ至９２．４Ｋ之间的一组不同氧含量的ＰＭＰ（粉末熔融工艺）法ＹＢＣＯ超导体。通过对这些超导体样品的磁滞回线及不可逆线的研究发现，随着氧空位的增加。

外界磁场对两种YBCO超导带材临界电流及n值影响分析

为掌握钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材在不同种类和大小的外界磁场环境下的基本特性,针对AMSC和Superpower制备的两种不同的YBCO超导带材(超导带材Ⅰ和Ⅱ)在不同磁场强度及角度下的Ic及n值进行实验测量和计算,分析了外界磁场变化对Ic及n值的影响。采用在液氮环境下改变超导带材的外界磁感应强度及角度(0～0.9T,0～90°),在交直流背景磁场下,应用直流超导电源给超导带材加载流并测量带材两端的电压,获得两种YBCO高温超导带材的Ic(1μV/cm)及n值(0.1～1.5μV/cm)。由实验结果可知,虽然两种超导带材的Ic及n值都随外界磁场强度的增大而减小,但是无论是在直流背景磁场还是在交流背景磁场下,带材表面与磁场的夹角对超导带材Ⅰ特性的影响要小于超导带材Ⅱ,超导带材Ⅰ的稳定性要好于超导带材Ⅱ。

一种新型YBCO高温超导带材临界电流特性测试方法

针对YBCO高温超导带材临界电流特性,文中基于四引线法,构造了一个集成有背景磁场发生装置的减压降温的低温测量装置。该装置包括一个提供背景磁场的双"E"形铁心线圈磁体;一个可以旋转0—360°的超导带材样本架以及一套可实现减压降温功能的低温测试系统。通过对低温杜瓦内温度、YBCO带材所处背景磁场大小、背景磁场与YBCO带材表面夹角的控制,实现了YBCO超导带材在不同温区、不同磁场及磁场方向下的临界电流特性的测量。这种新颖的测量方法和装置,综合考虑了环境温度、背景磁场和磁场方向变化的具体影响,能够获得较全面的YBCO高温超导带材临界电流性能参数。

三种永磁轨道上YBCO的高温超导磁悬浮性能

文中涉及三种不同结构的永磁轨道,实验比较了7块Φ30mm的高温超导块材在三种永磁轨道上方不同场冷高度下的悬浮力的大小,并且通过研究三种永磁轨道的磁场分布情况,比较三种永磁轨道上表面同一高度处的磁场强弱分布,对实验结果进行了分析,讨论了实际运用中如何设计选择适宜的轨道。

YBCO高温超导带材失超传播特性研究

对YBCO高温超导带材的失超传播建立数学模型并推导了其失超传播速度理论计算公式,在此基础上,在自场、气冷环境下对YBCO带材的失超传播特性进行了实验研究。研究结果表明:YBCO高温超导带材失超传播速度与传输电流大小有关,与触发能量无关,带材载流越大,失超传播越快;存在最小传输电流18.6A,YBCO带材失超传播在该电流以下时被截止。

MTG-YBCO高温超导材料的扩散连接研究

采用扩散连接的方法，在工艺参数Ｔ＝９５０℃，Ｐ＝３ＭＰａ，ｔ＝１ｈ的条件下，得到了致密连接的熔融织构（ＭＴＧ）ＹＢＣＯ超导接头。扫描电镜观察和能谱分析表明，接头连接致密，并具有同母材一致的成份。超导临界温度测量表明，接头Ｔｃ为９０５Ｋ，转变宽度ΔＴｃ为１５Ｋ，与母材基本一致。