Bi-2212 CICC导体用铠甲材料Ni-80Cr力学性能研究

CFETR(中国聚变工程试验堆)是一种新的托卡马克装置。这个商用反应堆要求极高的高场超导磁体。CS和TF导体的最大磁场将达到大约15 T,这远远高于现在的反应堆。为了满足需求,新的导体Bi-2212 CICC被认为是潜在的一个超导磁体。因为Bi2212线需要承受在氧气环境下的特殊高温热处理,铠甲的材料是一个关键问题。作为一种新材料,Ni-80Cr性能优良,而且在高温下与Bi-2212接触时,几乎不与其发生反应。为了研究Ni-80C的机械性能,将样品的力学性能放在不同的温度下(高温、室温、低温)进行测试。测试的结果在本文中给出。

超导磁体热处理对N50H不锈钢铠甲力学性能的影响

目前,低温超导体(LTS)中应用最成熟的是铌三锡(Nb_(3)Sn)超导体,高温超导体(HTS)中钇钡铜氧(YBCO)超导体因其优异的性能,且不需要热处理成为中国聚变工程试验堆(CFETR)中超导线圈的候选材料。而316L、316LN、JK2LB等铠甲材料低温下的力学性能不满足未来超导磁体的使用要求。因此,以N50H奥氏体不锈钢为研究对象,对冷加工样品热处理后的力学性能进行测试,探究热处理工艺对N50H不锈钢力学性能的影响。结果表明,在4.2 K下,热处理前的N50H不锈钢试样抗拉强度为1800 MPa左右,屈服强度在1500 MPa以上。经两种Nb_(3)Sn热处理制度后N50H不锈钢试样的抗拉强度均远大于1800 MPa,屈服强度较未热处理略有提高。同时,断后伸长率在两种热处理制度后均高于25%,对比未热处理时的变化幅度最大为5%左右。验证了N50H不锈钢未来作为YBCO和Nb_(3)Sn CICC铠甲材料应用的可行性。

N50不锈钢铠甲焊丝研制与焊接接头性能研究

针对核聚变CICC导体铠甲,通过设计成分以及采用真空冶炼、电渣、轧制和拉拔等工艺,研制出SGN50WG不锈钢焊丝。利用制备的SGN50WG焊丝采用氩弧焊焊接CICC铠甲用N50方圆管,并对焊接接头进行组织表征和力学性能检测。结果表明,所有焊接接头焊缝与母材结合良好,经过冷变形和导体热处理工艺后4.2 K下表现出优异的强韧性(角位置和面位置屈服强度分别为1442和1378 MPa,抗拉强度为1698和1684 MPa,延伸率为23.8和20.1%,断裂韧性高达195 MPa·m^(1/2)),有望用作CICC铠甲焊接材料。

N50铠甲不同测试温度的力学性能研究

基于改进后的N50奥氏体不锈钢制备了一批圆形铠装电缆导体(CICC)铠甲,并对其在不同温度下进行力学性能测试,着重研究了测试温度对其性能及微观组织的影响。结果表明,在4.2 K温度下N50钢的抗拉强度可达1 800 MPa以上,断裂延伸率可达25%,明显高于316LN的力学性能水平。此外,受N元素相对含量较高的影响,N50在低温下呈现准解理断裂。初步验证了N50在作为CICC铠甲材料方面的应用可行性。