电刷镀Ag-Bi合金镀层的结构与耐蚀性能研究

目的采用电刷镀技术制备Ag-Bi合金镀层,揭示镀层的微观结构特征与耐腐蚀性能。方法基于酸性硫代硫酸钠无氰镀液体系,利用电刷镀技术在铜基体上制备了纯银以及Ag-Bi合金镀层。利用XRD和SEM分析了镀层的物相组成和微观形貌,采用显微硬度计测试了镀层的硬度,通过极化曲线和电化学阻抗谱对镀层的耐腐蚀能力进行了表征。结果电刷镀制备的合金镀层均由面心立方结构Ag(Bi)过饱和固溶体组成,在Ag-15.64Bi合金镀层中还形成了六方结构α-Bi相。所制备的镀层具有纳米级晶粒尺寸,范围为13.5~21nm。与纯Ag镀层相比,电刷镀Ag-Bi合金镀层的致密性和平整度明显提高。合金镀层的硬度随着Bi含量的增加而增加,最高为220.7HV。镀层的自腐蚀电位和电荷转移电阻随着Bi含量的增加先增加后减小,腐蚀电流密度呈现相反趋势,Ag-4.52Bi镀层具有最佳的耐腐蚀能力,其自腐蚀电位为-0.189 V,腐蚀电流密度为1.76×10^(-2) mA·cm^(-2),电荷转移电阻为1635Ω·cm^(2)。结论通过在酸性硫代硫酸钠镀液中加入硝酸铋,可以电刷镀制备Ag-Bi合金镀层。Bi元素含量对镀层的显微硬度和耐腐蚀能力均具有显著影响。随着镀层中Bi元素的增加,固溶强化、细晶强化效应使镀层的硬度明显增加。合金镀层中孔隙和缝隙等结构缺陷的减少阻碍了腐蚀介质的渗入,Bi元素对镀层钝化膜的形成具有促进作用,最终使镀层的耐腐蚀性能得到提升。

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。

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。

Bi2223/Ag带HTS双饼线圈中的接头焊接

降低双饼线圈间的搭接电阻 ,可有效提高 HTS磁体的稳定性并降低制冷费用。文中在分析影响搭接电阻因素的基础上 ,对双饼线圈间的焊接工艺和接头性能进行了实验研究 。

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)。

Bi2223/Ag带双饼线圈失超电压耦合补偿测试

为排除双饼线圈两端的自感电压对其失超信号的影响,把它降低到测量所允许的范围内,本文介绍双饼线圈外加补偿线圈的耦合测试原理和在此基础上制成的Ic测试装置。分别对研制的9个高温超导双饼线圈的Ic进行测试,获得非常好的实验结果,为将9个双饼线圈组合成磁体提供了依据。

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。

传输电流法测量Bi2223/Ag多芯高温超导带材的交流损耗

利用传输电流法设计了一套高温超导体自场损耗测量系统，样品上负载的传输电流幅值可以达到１００Ａ，频串在 ０．５ Ｈｚ到１０００Ｈｚ之间任意可调。测量了 Ｂｉ２２２３／Ａｇ高温超导带材在７７Ｋ不同频率条件下的自场交流损耗，并将实验结果与Ｎｏｒｒｉｓ方程的预期值进行了比较。发现当传输电流的频率较低时，Ｂｉ２２２３／Ａｇ的交流损耗主要是磁滞损耗；而当频率较高时耦合损耗不能忽略。

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。

Bi2223/Ag带材超导接头的研究

采用化学法去除Bi2223/Ag带材末端的银皮,用Bi2223超导粉连接去银皮的带材,制成超导接头·然后把样品放入管式炉中进行热处理·用四引线法对接头样品进行临界电流测试:原始带材的临界电流Ic为40A,热处理后带材Ic为28A,接头处Ic为25A,这些表明已研制出超导接头·通过扫描电镜分析了接头处的断面结构,观察到接头微观结构与带材本身的微观结构有所不同,接头处的临界电流下降·对超导接头的应力、应变的力学性能测试表明,接头处力学性能要比母带材有所下降,延展性比较差·

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。

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。

电压引线距离对Bi2223/Ag带材I_c和n值测量结果的影响

研究了采用四引线法测量Bi2223/Ag带材的Ic和n值时,电压引线距离对测量结果的影响。实验结果表明,对于同一根Bi2223/Ag带材,在不同的电压引线距离下,采用四引线法测得的Ic和n值(尤其是最小值)结果不同;n值弱点对带材端对端n值的影响比Ic弱点对带材端对端Ic的影响更大;对于百米量级的长带,通过测量带材端对端以及抽样短样的Ic和n值,很难检测出弱点,必须采用四引线法在较小的电压引线距离下逐段检测或者采用非接触连续磁测法进行检测。

Bi2223/Ag超导带最小触发能量的测试

对Bi2223/Ag高温超导多芯带材的最小触发能量进行了测量,得到最小触发能量(MQE)与传输电流(It)之间的关系。实验结果与计算机仿真结果比较一致。这对研究高温超导体的稳定性有着重要的实际意义。

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。

Bi2223/Ag高温超导带的侧向弯曲率对载流能力的影响

Bi2 2 2 3银包套超导带材是研制高温超导磁体和高温超导强电应用的基础。文中就对高温超导磁体最大运行电流有重要影响的 Bi2 2 2 3银包套带材侧向弯曲形变进行了初步探讨 ,就不同的侧向弯曲率对超导带载流能力的影响进行了实验测试 ,并提出了提高 HTS磁体最大运行电流的方法。

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。

Bi-2223/Ag超导带材前驱粉与热处理的匹配问题

研究了Bi-2223/Ag高温超导带材的前驱粉与后续热处理工艺之间的匹配问题。实验采用A,B,C3种不同的前驱粉。A粉是成分配比为2223的喷雾热分解单粉,B粉和C粉都是2212加CaCuOy组分的2223双粉。B粉和C粉的区别在于,2212加CaCuOy混合后的除碳处理工艺不同。B粉为800℃,3h,C粉为830℃,10h。利用激光粒度分析仪(RSA)和扫描电镜(SEM)对这3种前驱粉的粒度进行了表征,并用X射线衍射仪(XRD)对用这3种粉分别制成的带材经第1次热处理(HT1)后的2223成相率和相结构进行分析,从而找出它们各自对应的最佳HT1工艺。采用四引线法在77K,0T下测试经中间轧制和第2次热处理(HT2)后的临界电流(Ic),以确定其对应之最佳HT2工艺。RSA和SEM分析表明:A粉颗粒度明显细小,平均中径粒度为1.5μm,且粒径分布区域集中,B粉约3μm,粒径分布较分散,而C粉为4￣5μm。研究结果证明:前驱粉的特性直接影响着超导带材的最终超导性能。一种特定的前驱粉,对应着一种特定的最佳HT1和HT2工艺。只有在二者匹配良好前提下,才能使前驱粉的性能得以发掘。

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。

拉伸应变对Bi2223/Ag带材I_c不均匀性的影响

研究了Bi2223/Ag带材的Ic和n值沿带长方向的不均匀性在拉伸应变下的变化。结果表明,Ic和n值的大小并不是逐点一一对应的;当应变小于不可逆拉伸应变时,Ic随应变增加缓慢下降,n值随应变增加缓慢下降并有小幅震荡;Ic的均匀度随应变增加基本上没有变化,n值的均匀度随应变增加变好并有小幅振荡,而且变化范围很小。