ICP-AES法测定Bi-2223高温超导材料中铋、锶、钙、铜、铅元素的含量

本文采用HNO_(3)溶解样品,建立了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定Bi-2223高温超导材料中铋、锶、钙、铜、铅元素含量的检测方法。在仪器最佳操作条件下,测得Bi-2223高温超导材料中各元素的检出限均不大于0.004%,相对标准偏差(RSD)均不大于0.8%,加标回收率介于98.7%~100.9%之间。说明该方法测试结果准确且稳定,可用于Bi-2223高温超导材料中铋、锶、钙、铜、铅元素含量的测定。

磁体用多芯Bi-2223/Ag超导带材的制备和性能

研究了用粉末装管技术制备磁体用多芯Bi－2223／Ag超导带材的工艺和性能。结果表明，得到的氧化物芯丝均匀的多芯Bi－2223／Ag超导带材，其Bi－2223单相性较好巨晶粒具有c轴取向。在77K，OT下，短带的临界电流密度Jc达2．2×104A／cm2（判据1μV／cm）。用此带制做的小型超导磁体（外径为85mm，内径10mm，高60mm），在4．2K和77K下，磁体通过的；临界电流Ic分别为135A和17A（判据1μV／cm），对应此电流，该磁体产生的磁场分别为1．04T和0．13T。

高温超导带材Bi-2223/Ag的焊接接头电阻研究

针对高温超导带材Bi-2223／Ag的焊接问题进行了研究。利用ANSYS建立焊接接头电阻特性的有限元计算模型，仿真和计算分析了焊料材料、搭接长度和焊锡层厚度对接头电阻值的影响，并进行了实验验证。实验表明：可通过减少焊料厚度，增加焊接搭接长度来减少接头电阻，当焊接长度在2—5cm，焊料厚度为0．5mm时，Bi-2223／Ag带材间的接头电阻在液氮温度下可以控制在10^-7～10^-8Ω之间，可以满足超导装置稳定运行的要求。

拉伸应变对Bi-2223银及银合金包套带材临界电流的影响

研究了Bi-2223带材的应力-应变特征,比较了包套材料、芯丝数目和Ag/超比例对Bi-2223带材不可逆拉伸应变的影响。实验发现,采用高强度的AgMn合金包套材料可提高芯丝的残余压应变,并通过提高Ag/超界面的平整性,减少因为界面不均匀而产生的应力集中,芯丝中微裂纹的出现和扩展将被延迟到更高的应变状态,因此可显著提高带材的不可逆拉应变。同时,通过增加芯丝数量和Ag/超比例也可增强带材抗拉伸应变能力。

Bi(2223)超导体的磁屏蔽效应

研究了Ｂｉ（２２２３）超导体磁屏蔽筒的磁屏蔽效应，从而得出磁屏蔽效果与超导体的屏蔽空间大小有关，以及将０．３ｍｍ厚的软铁筒放于两超导体屏蔽筒之间，可使磁屏蔽效果提高为单超导体屏蔽筒的２１倍的结论。

(Bi,Pb)-2223相分解-再形成过程中超导相的演变

研究了低氧分压气氛中，不同熔化处理温度下单芯银包套带材（Bi，Pb）-2223（以下称Bi-2223）芯部熔化分解及随后的缓慢冷却阶段，淬火试样中Bi-2223，Bi-2201和Bi-2212相之间的演变关系。结果显示，在Tp=855℃-865℃范围内，随着熔化处理温度（Tp）的升高，淬火带材中Bi-2223相相对含量逐渐减少，而Bi-2201相含量则明显增加。Tp=855℃-860℃时，Bi-2223相发生部分分解，其淬火后的主要产物为Bi-2201，（Sr,Ca）2CuO3（2：1AEC）和（Sr,Ca）14Cu24O41（14：24AEC）。经过随后的缓慢冷却，部分分解的Bi-2223相可以直接从液相中再形成。在所有熔化试样及部分熔化后慢冷所得的试样中均未发现Bi-2212相。当Tp=865℃时，Bi-2223相则全部分解，在同样冷却条件下，其回复过程经历了两个不同的途径，一是少量Bi-2223相直接从液相中生成，二是先从液相中析出Bi-2212相，在随后继续冷却过程中再转变为Bi-2223相。由于Bi-2212转变为Bi-2223所固有的迟缓特性，以致在本实验的冷却条件下，完全分解的Bi-2223相只能部分得到回复。

磁场、温度对Bi-2223/Ag多芯带Jc的影响

介绍了一套液氮温区入（Ｂ，Ｔ）测量系统，该系统用增大液氮的饱和蒸气压来达到提高液氮温度的目的。用该系统研究了磁场和温度（测量范围分别为０．１Ｔ～０．８Ｔ和７７Ｋ～９０Ｋ）对Ｂｉ－２２２３／Ａｇ多芯带材（１９芯和３７芯）临界电流的影响。

影响Bi(2223)/Ag超导复合带J_c及J_c-B特性的因素

研究了Bi(2223)/Ag超导复合带的微观结构变化及J_c随磁场的依赖关系,实验结果表明:中间压制及烧结工艺有利于杂相的减少及高T_c单相的形成,是提高J_c非常有效的手段;杂相的弥散分布有利于弱连接特性的改善及J_c的提高;随零场下J_c的提高,J_c在磁场下的性能大大改善,但在磁场平行和垂直带面时,影响J_c-B特性的磁通钉扎机制是不同的。我们制备的超导带材的最佳J_c为3.46×10~4A/cm^2(77K,OT)、6.8×10~3A/cm^2(77K,1T)。

Bi系2223高温超导带材力学性质

对4种B i系2223高温超导带材77 K下的力学性质进行了实验研究。通过选择合适的合金包套替代传统的银包套,带材的机械性能能有所提高,但电学性质有所降低,尤其是内包套采用合金、外包套采用银,其机械性能反而低于纯银包套带材。通过X射线衍射图谱发现,当包套采用合金材料,尤其是内包套采用合金、外包套仍采用纯银,会大大降低样品中2223相的体积含量。相比较临界电流密度,n值对材料的破坏更为敏感。利用X光同步辐射技术初步探讨了银包套带材在室温和77 K下的损伤破坏过程。

多芯Bi(2223)/Ag超导带制备工艺的研究

采用ＰＩＴ方法制备银套带Ｂｉ（２２２３）多芯超导带。研究了带材的临界电流（Ｉｃ）和原始粉料、带材形变加工过程以及热处理工艺参数等关系。发现带材在２次热处理中间的加压形变过程对其超导性能有显著影响。采用逼近熔点热处理工艺，得到的多芯Ｂｉ（２２２３）／Ａｇ超导带的临界电流密度Ｊｃ（７７Ｋ，０Ｔ）＞１×１０４Ａ／ｃｍ２。

Bi-2223带材制备的高温超导电流引线

为了降低沿电流引线的漏热,用于制备高温超导电流引线的B i-2223带材要求具有较低的热导率。文中介绍了低热导率银金合金B i-2223高温超导带材;给出了其热导率的测试结果;并采用该带材制造了高温超导电流引线样机。液氮条件下测试该段高温超导引线的临界电流为332A。

Bi-2223/Ag高温超导带材的有阻连接研究

采用低熔点63%Sn-34%Pb-1%Bi-2%Ag合金钎料膏软钎焊和不去除Ag合金包套的直接扩散连接两种方法进行Bi系超导带材的有阻连接。研究了搭接长度、钎焊保温时间、扩散连接温度对接头显微结构、临界电流和电阻的影响。工艺适当时,两种接头的电阻均能达到10^(18)Ω量级且临界电流较高。

不同宽厚比多芯Bi-2223带在自场下的频率特性

具有不同宽厚比的多芯Bi-2223带的交流传输损耗依赖不同的参量。其中,高温超导带材的运行频率被认为具有重要的影响。几个理论模型描述了这种依赖关系。为了调查具有不同宽厚比的Bi-2223带的交流传输损耗的频率依赖性,准备了一系列宽厚比逐渐变化的Bi-2223带,通过交流传输测量来研究它们的特性。可以发现,在频率低于810Hz时,交流传输损耗随频率的增大而减小,当频率从810Hz增加到2025Hz时,交流传输损耗随频率的增大而增加。同时也发现,在频率低于810Hz、宽厚比较大时,交流传输损耗的减小量会较小。在频率高于810Hz、宽厚比较大时,交流传输损耗的增加量会较小。

升温速率对Bi-2223带材载流性能的影响

研究了第一次热处理中的升温速率对Bi2223带材特性的影响,分别采用100、300和500℃/h的升温速率将带材加热到838℃,于空气气氛中保温50h,后经中间轧制,第二次热处理得到成品带材。试验发现升温速率影响带材热处理的鼓泡特性,同时对Bi-2223相的转化率、残余第二相的含量及Bi-2223的晶粒取向也有一定的影响。采用适当的升温速率(300℃/h)可以限制带材的鼓泡,改善带材的微观组织并提高临界电流(Ic),77K自场下的Ic可达101A,磁场下的载流性能也有一定改善。

W＆RBi－2223饼状磁体实验研究

研究了Ｗ＆Ｒ（先绕后烧）工艺中弯曲半径、绝缘材料对银套Ｂｉ－２２２３带材Ｉｃ的影响。用Ｗ＆Ｒ法制备了内径１６ｍｍ、外径８０ｍｍ．高４７ｍｍ四双饼串联组合磁体，４．２Ｋ下Ｉｃ＝５５Ａ．磁体中心磁场Ｂ０＝０．４４Ｔ。

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。

热压处理对室温轧制Ag/Bi(2223)超导带材显微组织的影响

采用SEM和TEM观测了经热压处理后的Ag/Bi(2223)带材(Jc=56000A/cm2,在77K、自场)和只经过室温轧制处理的带材。与室温轧制的带材比较发现:即使在临近第二相的区域,热压处理后的带材结构也非常密实;热压处理后,晶体缺陷诸如裂缝、亚晶界、残余无定形态和中间相等,易阻碍或中断电流传输的缺陷显著减少;热压处理后带材的位错密度基本相同,但在某些区域分布不均匀或呈网状结构;在一定方向上晶界能捕获途经它的位错;热压过程促使第二相部分转变为超导相Bi(2223),进而提高带材的载流能力。

铁磁材料作用于Bi-2223带材临界电流的研究

主要研究了铁磁材料对Bi-2223带材的临界电流的影响。通过计算铁磁材料在不同布局下对带材磁场分布的影响,进行了相应的临界电流测试实验。分析表明,将铁磁材料垂直放在带材边缘能有效地提高带材的临界电流。

熔化处理温度对银包套带材中(Bi,Pb)-2223相熔化分解-再形成行为的影响(英文)

应用X射线衍射(XRD)和扫描电镜/能谱分析(SEM/EDS)研究了7.5%O2-Ar条件下,熔化处理温度对银包套单芯带材芯部(Bi,Pb)-2223(简称2223)相的分解及再形成行为的影响。结果表明,适当温度下,2223相部分熔化生成一种类似于(Bi,Pb)-2212的液相和碱土铜酸盐(AEC),主要是(Sr,Ca)14Cu24O41(14:24-AEC)和(Ca,Sr)2CuO3(2:1-AEC),对于这一高温超导相的可逆再形成至关重要。随着熔化处理温度的升高,2223相熔化分解生成的液相的成分经历了从介于2223和2212计量比之间向2212,并进一步向2201计量比的演变过程。2223相易于从类似于2212的液相中析出,而从接近2201计量比的液相中更易于生成2212相。2223相从过度熔化生成的液相中再形成经历了两个途径:一是直接从液相中析出,二是由冷却过程初期形成的2212相转变而来。

氧分压对Bi-2223/Ag/Ni带材中Bi-2223相形成的影响研究(英文)

在Bi-2223相的生成过程中,氧起到非常重要的作用。对Bi-2223/Ag带材而言,氧能够透过银包套在超导芯与外部环境气氛之间进行交换,因而,超导芯处的氧与气氛中氧含量相近。而对于Bi-2223/Ag/Ni带材而言,外层的包套材料为镍,氧不能扩散通过镍包套。为了使氧能够在超导芯与环境气氛之间进行交换,将带材一侧的镍去除,为氧的扩散提供一个通道。这使得氧在Bi-2223/Ag带材与Bi-2223/Ag/Ni带材中扩散条件和扩散过程是完全不同的,超导芯的氧含量的变化规律也是不一样的,必然会对Bi-2223相的生成过程产生影响。实验结果表明,在单芯Bi-2223/Ag/Ni带材中,高的氧分压不利于Bi-2223相的生成。