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聚变堆用Nb_3Sn超导磁体设计分析 被引量:5
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作者 刘旭峰 杜世俊 叶民友 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1183-1187,共5页
文章介绍了Nb3Sn CICC超导磁体的设计分析过程。根据超导磁体设计要求,以零维模型为基础,给出了磁体设计的基本方法与公式,得到了磁体运行的主要性能参数。计算结果表明,导体具有较大的温度裕度和稳定性裕度,磁体的设计是安全可靠的。
关键词 nb3sn 管内电流导体(CICC) 超导磁体 温度裕度 稳定性裕度
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17T 钬芯 NbTi-Nb_3Sn 超导磁体系统
2
作者 林良真 李克文 +3 位作者 林桂英 韩朔 李晓山 严陆光 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 1989年第1期58-67,共10页
本文主要介绍 NbTi—Nb_3Sn 高场超导磁体的设计、研制与实验,这个磁体由一个 NbTi 线圈和两个 Nb_3Sn 线圈组成,在4.2K 下,磁体最高中心场达14.42T,贮能为260KJ,是目前我国自行研制的最高场强的实用磁体。为了进一步提高这个 NbTi—Nb_... 本文主要介绍 NbTi—Nb_3Sn 高场超导磁体的设计、研制与实验,这个磁体由一个 NbTi 线圈和两个 Nb_3Sn 线圈组成,在4.2K 下,磁体最高中心场达14.42T,贮能为260KJ,是目前我国自行研制的最高场强的实用磁体。为了进一步提高这个 NbTi—Nb_3Sn 磁体的磁场。我们在磁体孔径中插入一对低纯度的钬芯,钬芯直径为25mm,间距为6.5mm。在4.2K 下,磁体的中心磁场提高达17T。 展开更多
关键词 超导磁体 nbTI nb3sn 17T钬芯
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极低温区循环载荷作用下Nb_(3)Sn复合超导体的变形损伤及其应变率效应数值模拟
3
作者 黄敏 朱本浩 +1 位作者 肖革胜 乔力 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期94-111,共18页
Nb_(3)Sn超导体在循环载荷下的变形损伤行为研究对揭示超导体临界性能不可逆退化背后的力学机制具有重要意义。采用分子动力学模拟方法研究了极低温条件下单晶和多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的变形损伤行为,同时分析了应变率对N... Nb_(3)Sn超导体在循环载荷下的变形损伤行为研究对揭示超导体临界性能不可逆退化背后的力学机制具有重要意义。采用分子动力学模拟方法研究了极低温条件下单晶和多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的变形损伤行为,同时分析了应变率对Nb_(3)Sn/Nb复合材料变形损伤和断裂行为的影响。结果表明:单晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷作用后,Nb_(3)Sn层出现滑移,当滑移带交错处的局部应力大于材料强度时,在滑移带交错处微裂纹萌生,致使复合材料中Nb_(3)Sn层断裂失效;而多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料则由于晶界处应力在循环载荷下得不到松弛,当应力峰值超过晶界强度时,在晶界处萌生微裂纹,导致复合材料中Nb_(3)Sn层发生沿晶断裂。Nb_(3)Sn/Nb复合材料在不同应变率下表现出不同的断裂方式。随着应变率的增加,单晶Nb_(3)Sn层中的滑移带数量增加,导致单晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料的韧性增强。而多晶Nb_(3)Sn/Nb复合材料中,晶界对材料强度的影响随着应变率的增加而降低,高应变率下,复合材料在Nb_(3)Sn层局部断裂后具有较大的剩余强度。研究结果将有助于理解Nb_(3)Sn/Nb复合材料在循环载荷下的损伤演化过程,为材料的性能优化设计提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 nb_(3)sn/nb复合材料 分子动力学模拟 循环载荷 变形损伤 应变率效应
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中国聚变工程实验堆纵场超导磁体高性能Nb3Sn CICC导体稳定性分析 被引量:5
4
作者 张正硕 郑金星 +2 位作者 宋云涛 刘旭峰 陆坤 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第24期5031-5040,共10页
针对中国聚变工程实验堆(CFETR)高参数等离子体约束要求,其纵场(TF)混合磁体的设计方案为采用三种不同性能的超导导体绕制,峰值磁场可达14.43T,最大应力超过700MPa。该文结合CFETR纵场磁体面临的稳态以及瞬态热负荷条件,系统分析混合磁... 针对中国聚变工程实验堆(CFETR)高参数等离子体约束要求,其纵场(TF)混合磁体的设计方案为采用三种不同性能的超导导体绕制,峰值磁场可达14.43T,最大应力超过700MPa。该文结合CFETR纵场磁体面临的稳态以及瞬态热负荷条件,系统分析混合磁体中高性能Nb3Sn四饼线圈在不同扰动长度及扰动时间工况下的稳定性温度裕度和能量裕度,并对背景场强度及有效应变等因素对稳定性裕度的影响进行讨论。结果表明,高性能Nb3SnCICC导体在峰值磁场及-0.7%^-0.5%有效应变预计区间内拥有2.0K以上的温度裕度;但极端条件(B=14.43T,ε=-0.7%)下的电磁扰动(Lp=10m,tp=100ms)对应导体能量裕度仅有11.41mJ/cc,局部恶劣工况下导体能量裕度下降严重的问题亟待解决。针对高场区单饼线圈在典型扰动下行为的计算表明,典型机械扰动(Lp=0.1m,tp=1ms)引起的失超能够在5s内使导体热点温度升高至接近120K,这对磁体失超保护系统提出了较高的要求。 展开更多
关键词 中国聚变工程试验堆 纵场超导磁体 高性能nb3sn 稳定性裕度
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Nb_(3)Sn复合超导体中复杂形貌晶粒及晶界的力学变形分析 被引量:1
5
作者 乔力 杨嘉超 +1 位作者 石震天 张鑫 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1062-1070,共9页
Nb_(3)Sn复合超导体中的晶粒具有复杂的形貌,本文基于密排纤维增强复合材料的相关理论与多晶体有限元分析方法,建立Nb_(3)Sn复合超导体中晶粒及晶界变形的尺度耦合计算模型,该模型能较为真实地反映细观尺度下Nb_(3)Sn复合超导体的结构特... Nb_(3)Sn复合超导体中的晶粒具有复杂的形貌,本文基于密排纤维增强复合材料的相关理论与多晶体有限元分析方法,建立Nb_(3)Sn复合超导体中晶粒及晶界变形的尺度耦合计算模型,该模型能较为真实地反映细观尺度下Nb_(3)Sn复合超导体的结构特征;利用该模型研究Nb_(3)Sn复合超导体在轴向拉伸与压缩加载模式下柱状晶区和等轴晶区的微观局部应力以及晶粒与晶界变形特征,并分析荷载下Nb_(3)Sn复合超导体中沿晶界的弹性变形变化特点。研究结果表明:在拉压加载条件下,Nb_(3)Sn多晶体的Mises等效应力表现出非均匀分布的特征,Nb_(3)Sn等轴晶晶界处以及柱状晶区域与等轴晶交界处为主要的应力集中区域;局部应力与加载应力的比值范围集中在0.11~1.28并沿晶界波动变化,变化幅值依赖于晶粒形貌和复合材料结构。相关结果有助于理解和揭示极低温环境下Nb_(3)Sn复合超导体的变形和其超导电性能力学效应的起源。 展开更多
关键词 nb_(3)sn 晶界 有限元模型 复合材料
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高压下Nb_(3)Sn单晶的超导相转变 被引量:1
6
作者 石震天 杨绪佳 +1 位作者 王豪阳 乔力 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期14-22,共9页
研究高压下Nb_(3)Sn单晶的超导相转变行为对探究力学变形诱导的材料超导性能弱化机理有重要意义。通过分子动力学模拟研究了Nb_(3)Sn单晶在高压下的原子尺度变形和晶体结构变化,在此基础上,建立了高压下Nb_(3)Sn单晶的超导相转变模型,... 研究高压下Nb_(3)Sn单晶的超导相转变行为对探究力学变形诱导的材料超导性能弱化机理有重要意义。通过分子动力学模拟研究了Nb_(3)Sn单晶在高压下的原子尺度变形和晶体结构变化,在此基础上,建立了高压下Nb_(3)Sn单晶的超导相转变模型,模型预测结果与实验观测结果吻合较好。结果表明:静水压作用下,Nb_(3)Sn单晶体发生了明显的晶格畸变,但晶体结构保持完整;压力诱导的费米面上电子态密度的变化在高压下Nb_(3)Sn单晶体超导相转变中起主导作用。所得研究结果为研究高压下Nb_(3)Sn多晶体以及复合多晶体的相转变行为奠定了基础,同时有助于进一步认识Nb_(3)Sn材料超导性能的弱化机理。 展开更多
关键词 nb_(3)sn单晶 静水压 T2依赖性电阻率 分子动力学模拟
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极低温下Nb_(3)Sn超导体单晶裂纹动态扩展模拟 被引量:1
7
作者 王豪阳 卫颖 乔力 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期97-107,共11页
研究Nb_(3)Sn超导体的损伤断裂行为对于揭示超导临界性能弱化背后的力学机制具有重要的意义。采用分子动力学模拟方法,研究了极低温下不含裂纹和含中心裂纹的Nb_(3)Sn单晶在力学拉伸变形作用下的断裂机制和裂纹扩展行为,同时分析了应变... 研究Nb_(3)Sn超导体的损伤断裂行为对于揭示超导临界性能弱化背后的力学机制具有重要的意义。采用分子动力学模拟方法,研究了极低温下不含裂纹和含中心裂纹的Nb_(3)Sn单晶在力学拉伸变形作用下的断裂机制和裂纹扩展行为,同时分析了应变率效应对Nb_(3)Sn单晶断裂机制与裂纹扩展行为的影响。结果表明:不含裂纹的Nb_(3)Sn单晶在结构受力后出现滑移,滑移带上位错塞积导致应力集中,应力集中使原子键断裂从而萌生裂纹致使Nb_(3)Sn单晶断裂;而含中心裂纹的Nb_(3)Sn单晶则由于裂纹尖端应力集中使得原子键断裂形成微裂纹,裂纹扩展致使Nb_(3)Sn单晶断裂。Nb_(3)Sn单晶在不同的应变率下表现出不同的断裂机制,在低应变率下表现为脆性断裂,而在高应变率下表现为韧性断裂。 展开更多
关键词 nb3sn单晶 分子动力学模拟 裂纹扩展 断裂
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Nb_(3)Sn金属间化合物材料的制备技术及其研究发展现状和发展趋势
8
作者 江涛 《科技创新导报》 2022年第27期5-11,共7页
Nb_(3)Sn金属间化合物材料具有很多优秀的性能,如较高的熔点、较高的密度、较高的力学性能,以及良好的耐磨损性能、良好的抗高温氧化性能、良好的耐腐蚀性能等。此外,Nb_(3)Sn金属间化合物材料还是具有超导性能的超导材料。本文主要叙述... Nb_(3)Sn金属间化合物材料具有很多优秀的性能,如较高的熔点、较高的密度、较高的力学性能,以及良好的耐磨损性能、良好的抗高温氧化性能、良好的耐腐蚀性能等。此外,Nb_(3)Sn金属间化合物材料还是具有超导性能的超导材料。本文主要叙述了Nb_(3)Sn金属间化合物材料的研究发展现状,并对Nb_(3)Sn金属间化合物材料的未来研究发展趋势和发展方向进行分析和预测。 展开更多
关键词 nb_(3)sn金属间化合物 制备技术 研究发展现状 发展趋势
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超导磁体绝缘用玻璃纤维真空热处理前后性能研究 被引量:1
9
作者 熊秋月 刘志宏 +1 位作者 陈文革 闫朝辉 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期756-760,共5页
Nb_(3)Sn超导磁体需要长时间640℃真空热处理才能形成超导相,对不同超导磁体绝缘结构使用的国产耐辐照玻璃纤维、HS/6高强玻璃纤维、美国S-2高强玻璃纤维在640℃真空热处理前后分别进行真空压力浸渍(VPI),探究国产玻璃纤维在640℃真空... Nb_(3)Sn超导磁体需要长时间640℃真空热处理才能形成超导相,对不同超导磁体绝缘结构使用的国产耐辐照玻璃纤维、HS/6高强玻璃纤维、美国S-2高强玻璃纤维在640℃真空热处理前后分别进行真空压力浸渍(VPI),探究国产玻璃纤维在640℃真空热处理后能否达到美国S-2高强玻璃纤维性能,满足Nb_(3)Sn超导磁体使用要求。测试其在室温下的拉伸、层间剪切强度,直流耐压击穿强度。真空热处理后,三种玻璃纤维增强树脂基复合材料拉伸、层间剪切强度都有大幅下降,HS/6高强玻璃纤维在热处理前后力学性能最好,保留率最高,满足使用要求;但HS/6高强玻璃纤维增强树脂基复合材料的电气强度比S-2高强玻璃纤维增强树脂基复合材料电气强度至少低40%,不能满足使用要求,耐辐照玻璃纤维增强树脂基复合材料丧失绝缘性能。 展开更多
关键词 nb_(3)sn超导磁体绝缘结构 玻璃纤维 玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料 真空压力浸渍
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Microstructure evolution of Nb_3Sn superconductors during diffusion treatment by bronze route 被引量:2
10
作者 CHENG Junsheng WANG Qiuliang WANG Hui DAI Yinming 《Rare Metals》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第5期446-450,共5页
The element diffusion process of Nb_3Sn superconductors by bronze route was studied using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The critical current of superconductors was... The element diffusion process of Nb_3Sn superconductors by bronze route was studied using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The critical current of superconductors was measured by four-point method. The results show that a diffusion layer has formed around the boundaries between the filaments and bronze matrix after 15 h heat treatment. The diffusion layer thickness keeps stable after heat treatment duration of 50~75 h. The stable and solid Nb 3 Sn layer is obtained in the sample after 100 h heat treatment. Excessive heat treatment would induce superconductivity degeneration because of superconductor grain coarsening. The characteristics of the element diffusion process were discussed. The diffusion of tin atom is the governing factor in diffusion. In this study, Nb_3_Sn superconductors with good superconducting property were fabricated successfully at 670 °C after 100h heat treatment. 展开更多
关键词 nb_3sn diffusion treatment bronze route critical current
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GROWTH OF Nb_3Sn TRANSFORMED FROM Nb_6 Sn_5
11
作者 LOU Le HU Suhui Shanghai Institute of Metallurgy,Academia Smica,Shanghai,China Shanghai Institute of Metallurgy,Academia Sinica,Shanghai,China 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 1989年第7期33-40,共8页
The diffusion process of Sn in the transformation of Nb_6Sn_5 to Nb_3Sn has been studied.The experimental results show that the growth of Nb_3Sn laver is controlled by two processes,i.e. the short range diffusion of S... The diffusion process of Sn in the transformation of Nb_6Sn_5 to Nb_3Sn has been studied.The experimental results show that the growth of Nb_3Sn laver is controlled by two processes,i.e. the short range diffusion of Sn which is responsihle for the inner layer with large grains,and the long,range diffusion of Sn which results in the outer layer with fine grains.It was found thai grain size depends on the reaction temperature.A model of Nb_3Sn growth based on the above processes was established and its solution was found to be in good agreement with ex- perimental results. 展开更多
关键词 DIFFUSION GROWTH MICROSTRUCTURE nb_3sn nb_6sn_5
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Development and Performance of the First Nb_(3)Sn Thin-Film Cavity via Bronze Process
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作者 Ming Lu Didi Luo +9 位作者 Feng Pan Chunlong Li Shichun Huang Ziqin Yang Andong Wu Qingwei Chu Tongtong Zhu Shuai Wu Teng Tan Hao Guo 《Chinese Physics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第11期33-36,共4页
Low-temperature synthesis of Nb_(3)Sn thin-film cavity is of great significance in the field of superconducting radio frequency(SRF).The bronze process can grow only stable Nb_(3)Sn phase at 700℃,so it is considered ... Low-temperature synthesis of Nb_(3)Sn thin-film cavity is of great significance in the field of superconducting radio frequency(SRF).The bronze process can grow only stable Nb_(3)Sn phase at 700℃,so it is considered to be the most promising process for low-temperature synthesis of Nb3Sn thin-film cavity.We successfully fabricated the worldwide first Nb_(3)Sn thin-film cavity by bronze process.We technically solved the key problems of precursor preparation,characterized and analyzed the uniformity of the Nb_(3)Sn film,and tested the performance of the cutout samples and the whole cavity of the Nb_(3)Sn film.It is obtained that the Q0value of the cavity at 4.2 K is about 1.2×10^(9),which is greater than the performance of the bulk-niobium cavity under the same conditions.This result means that the preparation of Nb_(3)Sn by bronze process has the great potential to more practical copper-based Nb_(3)Sn thin-film cavity,which is expected to achieve a substantial improvement in the performance of SRF cavity and comprehensive engineering applications. 展开更多
关键词 nb_(3)sn CAVITY FILM
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INFLUENCE OF GEOMETRICAL CONFIGURATION OFSUPERCONDUCTING MATERIAL ON GROWTH OF Nb_3 Sn
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作者 LUO Le HU Suhui 《Acta Metallurgica Sinica(English Letters)》 SCIE EI CAS CSCD 1989年第8期114-121,共8页
Boundary conditions constructed by two typical geometrical configurations related to the manufacturing methods of bronze process and tin-rich Nb tube method have been considered in a diffusion model in which the diffu... Boundary conditions constructed by two typical geometrical configurations related to the manufacturing methods of bronze process and tin-rich Nb tube method have been considered in a diffusion model in which the diffusion of Sn in CuSn matrix plays a major role is as- sumed.The dependence of thickness of Nb_3Sn layer on reaction time has been derived.It is shown that the growth rate of Nb_3Sn relates to the configuration of the superconductor,the geometrical parameters of Nb filaments and CuSn matrix.The theory is qualitatively con- sistent with the experimental results. 展开更多
关键词 superconducting material nb_3sn geometrical configuration diffusion kenetics growth rate
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大型Nb_3Sn CICC型超导磁体的热处理炉系统 被引量:1
14
作者 高洋 刘章洋 +3 位作者 房震 吴向阳 黄鹏程 陈文革 《低温与超导》 CAS 北大核心 2016年第12期31-35,共5页
中国科学院强磁场科学中心于2011年建成了一套大型Nb_3Sn CICC(管状电缆导体)型超导磁体热处理炉系统,并利用该系统成功完成了40T级稳态混合磁体装置外超导磁体中所有Nb_3Sn CICC型超导子线圈的热处理工作。文中将详细地介绍该热处理炉... 中国科学院强磁场科学中心于2011年建成了一套大型Nb_3Sn CICC(管状电缆导体)型超导磁体热处理炉系统,并利用该系统成功完成了40T级稳态混合磁体装置外超导磁体中所有Nb_3Sn CICC型超导子线圈的热处理工作。文中将详细地介绍该热处理炉系统的主要性能参数以及其主要部件的设计。 展开更多
关键词 nb3sn CICC 超导磁体 热处理炉
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15T NbTi/Nb_(3)Sn超导磁体的设计 被引量:2
15
作者 吴墨 戴银明 《低温与超导》 CAS 北大核心 2021年第8期17-20,65,共5页
提出了一个冷孔直径150 mm、中心磁场为15 T的NbTi/Nb_(3)Sn超导磁体电磁结构。分析了超导磁体各线圈中磁场的分布规律,结合超导材料临界性能,得到了超导磁体的运行电磁裕度。针对线圈结构组份材料的机械性能,采用平均有限元法仿真了超... 提出了一个冷孔直径150 mm、中心磁场为15 T的NbTi/Nb_(3)Sn超导磁体电磁结构。分析了超导磁体各线圈中磁场的分布规律,结合超导材料临界性能,得到了超导磁体的运行电磁裕度。针对线圈结构组份材料的机械性能,采用平均有限元法仿真了超导磁体的应力/应变,最大环向应力和应变分别为112 MPa和0.297%。该结果表明了超导Nb_(3)Sn线圈中的应力/应变处于合理水平。 展开更多
关键词 超导磁体 有限元法 nb_(3)sn
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Nb_(3)Sn超导线材中Ta层的去除及腐蚀机理
16
作者 高瞻 张泽荣 +1 位作者 程军胜 王秋良 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期968-976,共9页
高质量的超导接头对于超导磁体的建造和后期稳定运行有着关键的作用。然而,针对Nb_(3)Sn线材,常常因为内部Ta阻挡层的存在而影响超导接头的制备。为了探究Nb_(3)Sn超导线材中Ta阻挡层的去除方法,选取内锡法制备的Nb_(3)Sn超导线材为实... 高质量的超导接头对于超导磁体的建造和后期稳定运行有着关键的作用。然而,针对Nb_(3)Sn线材,常常因为内部Ta阻挡层的存在而影响超导接头的制备。为了探究Nb_(3)Sn超导线材中Ta阻挡层的去除方法,选取内锡法制备的Nb_(3)Sn超导线材为实验对象,研究了线材在HF溶液、HF气氛、HF和H_(2)O_(2)混合溶液以及HF和HNO_(3)混合溶液中的腐蚀行为和特征,利用SEM和OM分析了线材微观结构和腐蚀形貌。结果表明,Ta层在HF和HNO_(3)混合溶液中腐蚀最快,在HF和H_(2)O_(2)混合溶液中次之,在HF气氛中较慢,在HF溶液中最慢。综合腐蚀后效果,采用HF和H_(2)O_(2)混合溶液进行腐蚀是去除Nb_(3)Sn超导线材中Ta阻挡层的最佳方法。同时,选取高纯Ta片为研究对象,分别在上述介质中进行腐蚀实验,并通过OM、XRD和XPS观察和分析试样腐蚀形貌、物相结构变化和腐蚀溶液中的元素价态,揭示了Ta的腐蚀机理,氧化剂的存在可以通过加快Ta表面Ta_(2)O_(5)膜的形成来加快HF对Ta的腐蚀速率。 展开更多
关键词 nb_(3)sn超导线 超导接头 TA HF腐蚀
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力学反作用下Nb_(3)Sn高场超导线圈磁-热不稳定性研究现状和挑战
17
作者 薛存 贾鹏 +4 位作者 汪庆渝 任晗熹 胡帅 曹凯威 雍华东 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第11期55-84,共30页
Nb_(3)Sn线圈是高场磁体的关键核心部件,在高能物理、先进医疗、磁约束核聚变等方面有重要应用.然而国内外在Nb_(3)Sn高场磁体制备后的测试过程中,遇到大量磁通跳跃,导致超导载流能力急速下降,严重影响失超保护,容易诱发过早失超.另外,... Nb_(3)Sn线圈是高场磁体的关键核心部件,在高能物理、先进医疗、磁约束核聚变等方面有重要应用.然而国内外在Nb_(3)Sn高场磁体制备后的测试过程中,遇到大量磁通跳跃,导致超导载流能力急速下降,严重影响失超保护,容易诱发过早失超.另外,超导线圈在强磁场、大电流环境下发生明显力学变形,而且超导电磁性能对力学变形很敏感,所以力学应变下Nb_(3)Sn线圈磁-热不稳定性成为研制高场超导磁体亟待解决的难题之一.在造价高昂和后期很难修补和改造的背景下,发展Nb_(3)Sn超导线圈磁-热不稳定性数值模拟方法,揭示电磁力对磁通跳跃和失超的影响机制,对抑制超导线圈磁通跳跃的优化设计和加快高场Nb_(3)Sn磁体研制进度有重要意义.本文回顾了Nb_(3)Sn高场磁体应用中涉及的力-电-磁-热多场耦合问题的研究现状,梳理了Nb_(3)Sn超导线圈在应用中涉及的复杂本构关系、超导线圈磁-热稳定性和力学反作用这三个亟待解决的关键科学问题,并探讨了其中的困难和挑战. 展开更多
关键词 超导力学 nb_(3)sn高场磁体 临界电流 磁-热不稳定 力学反作用
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多芯绞扭Nb_(3)Sn超导股线弹塑性损伤和临界电流不可逆退化的细观力学建模
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作者 景泽 张雨 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期49-60,共12页
Nb_(3)Sn被广泛接受是实现高场超导磁体的关键材料.然而,Nb_(3)Sn是脆性材料且其超导性能具有应变敏感性.在强磁场应用中,Nb_(3)Sn股线会受到显著的弹塑性应变甚至损伤,导致其载流能力下降.本文基于细观力学方法建立了三维平均场均匀化... Nb_(3)Sn被广泛接受是实现高场超导磁体的关键材料.然而,Nb_(3)Sn是脆性材料且其超导性能具有应变敏感性.在强磁场应用中,Nb_(3)Sn股线会受到显著的弹塑性应变甚至损伤,导致其载流能力下降.本文基于细观力学方法建立了三维平均场均匀化模型,研究多芯绞扭Nb_(3)Sn超导股线的弹塑性损伤行为和临界电流的不可逆退化.计算股线在单调和循环载荷作用下的等效应力-应变曲线以及Nb_(3)Sn内部的应变分布.采用辅以损伤引起退化的应变不变量标度律来表征临界电流的不可逆退化.研究发现,绞扭对股线弹塑性损伤行为和应变导致的临界电流退化起着重要作用.随着绞扭节距的增大,复合股线的刚度增大,应变极限(超过该极限时芯丝开始损伤)急剧减小.累积残余应变和芯丝的损伤共同导致超导股线临界电流的不可逆退化.实验观察到的“断崖式不可逆退化”是由于Nb_(3)Sn芯丝的损伤造成的.从力学的角度,短绞节距是缓解应变引起超导股线临界电流不可逆退化的良好选择. 展开更多
关键词 临界电流 弹塑性损伤 nb_(3)sn 弹塑性应变 细观力学 超导性能 股线 循环载荷
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第四代ECR(电子回旋共振)离子源高场Nb_(3)Sn磁体1/2长度样机的研制
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作者 孙良亭 吴巍 +11 位作者 吴北民 陈玉泉 朱丽 欧贤金 郑石钧 梅恩铭 关明智 辛灿杰 王旭东 卢旺 任文辉 赵红卫 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期61-77,共17页
中国科学院近代物理研究所正在研发第四代ECR(电子回旋共振)离子源FECR(first 4th generation ECR ion source).以20 kW/45 GHz微波加热运行为目标,需要研制Nb_(3)Sn超导磁体以实现对所加热等离子体的有效磁场约束.作为首台采用Nb_(3)S... 中国科学院近代物理研究所正在研发第四代ECR(电子回旋共振)离子源FECR(first 4th generation ECR ion source).以20 kW/45 GHz微波加热运行为目标,需要研制Nb_(3)Sn超导磁体以实现对所加热等离子体的有效磁场约束.作为首台采用Nb_(3)Sn超导磁体技术的ECR离子源,FECR的主磁场线圈由4套独立的轴向螺线管线圈与1套径向六极线圈所构成,且均采用单股Nb_(3)Sn线绕制而成,这给线圈的加工、冷体装配、磁体的失超保护等环节带来一系列挑战.为使磁体能在高场、高应力作用下安全稳定运行,项目采用基于铝壳体结构与bladder&key的预紧应力控制技术,完成了一套半尺寸冷体样机的研发.该样机已完成4.2 K低温测试.本项研究的核心关键问题与挑战是如何在复杂的高精度机械装配与高电流强磁场励磁过程中实现对易碎Nb_(3)Sn导线的有效保护.本篇文章中,我们将阐述如何设计、研制、装配及测试工作于复杂磁场与应力环境的高性能Nb_(3)Sn六极磁铁.针对于单个六极线圈的测试,我们设计研发了一种称为“Mirror”结构的测试工装.论文中会详细论述基于壳层结构与bladder&key的装配预紧技术在半尺寸样机上的应用效果.同时,论文对在半尺寸样机上观察到的强烈磁通跳跃现象和它对失超探测保护的严峻挑战问题及相关解决或规避方案进行相关论述. 展开更多
关键词 超导磁体 磁通跳跃 电子回旋共振 绕制 测试工装 机械装配 壳层结构 离子源
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高场磁体Nb_(3)Sn超导接头的制备工艺参数研究 被引量:1
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作者 孟建利 王晖 +2 位作者 孙万硕 程军胜 王秋良 《低温与超导》 CAS 北大核心 2021年第8期1-6,共6页
Nb_(3)Sn超导接头的制备工艺参数和条件对其性能有直接影响,获得有效的制备工艺参数对Nb_(3)Sn超导接头的可靠性具有重要的意义。虽然,采用烧结法制备Nb_(3)Sn超导接头行之有效,然而烧结法对工艺条件要求较高,受到球磨时长、压接压力、... Nb_(3)Sn超导接头的制备工艺参数和条件对其性能有直接影响,获得有效的制备工艺参数对Nb_(3)Sn超导接头的可靠性具有重要的意义。虽然,采用烧结法制备Nb_(3)Sn超导接头行之有效,然而烧结法对工艺条件要求较高,受到球磨时长、压接压力、粉末配比、热处理时间等不同工况的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对不同工艺条件下的样品进行物相分析和表面形貌的表征,并确定了烧结法制备Nb_(3)Sn超导接头的工艺参数。结果表明:球磨时间15 h, Nb:Sn:Cu摩尔质量比为3:1:1,压接压力为15 MPa,热处理时间为100 h时,最终制备所得超导接头样品与Nb_(3)Sn母材较为接近。 展开更多
关键词 nb_(3)sn超导接头 烧结法 高能球磨 热处理
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