磁悬浮系统中多芯复合Nb3Sn超导线磁通跳跃的可调性研究

超导磁悬浮列车在加速启动的过程中,载有恒定大电流的超导线圈处在变化的磁场中,这会导致超导线圈发生磁通跳跃,从而降低线圈的载流能力.并且磁通跳跃会产生大量热量而使超导线圈温度急剧升高,严重时会导致超导线圈失超,所以对磁通跳跃的研究具有非常重要的科学意义.Nb3Sn超导线是由多根微米级的超导芯丝、铜和环氧树脂形成的复合结构.本文通过约束每根芯丝的静电流为零的二维模型来分析三维绞扭效应,研究了超导线在交变磁场和恒定电流下的磁热不稳定性行为.通过分析交变磁场的幅值和频率对Nb3Sn超导线磁通跳跃的影响,发现当磁场幅值不变时,初次发生磁通跳跃的磁场阈值Bth随频率非单调变化.而当频率一定时,初次发生磁通跳跃的磁场阈值Bth随交变磁场幅值单调变化.此外,随着幅值的减小,发生磁通跳跃的频率区间先变大后变小,直到某个临界频率后超导线不再发生磁通跳跃.本文的研究结果能够为调控超导线的磁热不稳定性行为提供理论依据.

采用中子衍射研究内锡法Nb_3Sn的相形成

选取2种ITER用内锡法Nb3Sn复合超导线,采用原位中子衍射测量技术检测超导相的形成过程,通过添加第3种元素研究合金化Sn芯和合金化Nb芯对超导相形成过程及超导线超导性能的影响。结果表明:合金化Sn芯比合金化Nb芯丝有利于提高超导性能;少量添加第3种元素Ti与Sn形成合金能显著促进Sn的扩散和A15相的形成,并且能有效抑制Nb3Sn晶粒的生长,因此增加了晶界面积和钉扎力,增强了超导特性,提高了非铜区临界电流密度Jcn。