籽晶定向浸渗生长法制备YBCO块材的微观组织特征研究(英文)

采用籽晶浸渗生长工艺和定向凝固技术(DSIG)可以制备具有良好取向的单畴YBCO块材。利用Y-211颗粒和液相预制体作为初始材料以浸渗生长工艺可以控制Y-123基体上的Y-211颗粒的尺寸和分布并且可以制备出近终形的块材。讨论了籽晶定向浸渗生长工艺的主要参数(浸渗结构、温度梯度和最高加工温度)。另外,当液相为035时,Y-211颗粒掺杂的尺寸小于其它2种液相成分所得到的Y-211颗粒掺杂尺寸。

定向顶部籽晶PMP法YBCO块材的制备和微观组织特征(英文)

顶部籽晶PMP法是一种熔融处理技术,对于制备高Jc的YBCO块材具有很好的效果,而定向凝固技术在制备具有良好取向的单晶时也经常用到。将这两种工艺结合起来(称作定向顶部籽晶PMP法(DTSPMP))可以制备具有良好单畴的YBCO块材。本文分析了籽晶传递作用和液相中溶质浓度的变化,研究了温度梯度对晶体取向和大晶粒持续生长的影响。使用扫描电镜分析了抽拉速率对微观组织的作用,结果表明在较低的抽拉速率下可以获得更大尺寸的单畴组织和细小弥散的211颗粒。

应用场结构对YBCO块材悬浮性能的影响

永磁轨道是高温超导磁悬浮车的重要组成部分之一,对YBCO块材在两种应用场:单峰永磁轨道和双峰永磁轨道上的磁悬浮性能进行了数值和实验研究。通过对比两种轨道上方的切向和法向分量的磁场分布,对实验结果进行了分析。实验发现YBCO块材在双峰轨道上方,悬浮力和导向力均大于单峰轨道,双峰轨道在磁利用率方面高于单峰轨道。

籽晶浸渗生长工艺制备银掺杂的YBCO块材

REBCO（RE为稀土）块材超导体比传统的铁基永磁体能产生更大的磁场。因为块材超导体产生的磁矩与流过样品的回路电流和电流流过的面积成正比，因此，近年来许多工作集中在提高样品的临界电流密度和增大样品的尺寸。目前（Gd—Y）BCO超导体在77K自场条件下临界电流密度（上）可以达到380kAcm^-2，

YBCO块材的发展概况

YBCO超导材料具有重要的应用价值。本文总结YBCO超导材料三种使用形式,重点介绍了YBCO块材,论述了YB-CO块材常见的几种制备方法,最后对YBCO超导块材未来的研究方向进行了阐述。

熔融织构生长强磁浮YBCO超导块材的取向和结构

采用熔融织构生长法结合顶部Ｓｍ１２３籽晶技术，成功地制备了直径为２０ｍｍ的ＹＢＣＯ超导块材。该块材具有极强的磁性能。用Ｘ射线θ／２θ扫描和Φ扫描分析其结构表明，样品在三维方向上具有很强的择优取向，其ｃ、ａ、ｂ轴方向分别与Ｓｍ１２３籽晶的ｃ、ａ、ｂ轴方向一致，并具有类似单晶的结构特点。

钇基和镱基钎料钎焊YBCO高温超导块材研究

采用YBCO基和YbBCO基两种超导钎料对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,测试比较了原始超导块材和经过氧恢复处理的钎焊接头的磁浮力,以评价块材和钎焊接头的超导性能,并对YBCO超导块材的钎缝组织进行了微观分析。结果表明,在本文工艺条件下,钎焊接头的磁浮力密度最高可达原母材的79.4%。采用钎焊连接技术可以实现高性能YBCO超导块材的大尺寸化。微观组织分析表明,钎缝区出现了Y211相或(Y,Yb)211相的富集,211相的富集对接头的超导电性有不利影响。

Bi_2O_3掺杂对TSMTG法单畴YBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将Bi2O3掺杂到YBCO超导块材中,研究了Bi2O3掺杂含量对单畴YBCO超导块材生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,在YBa2Cu3O7-δ(Y123):Y2BaCuO5(Y211)=1:0.4不变的情况下,掺杂的Bi2O3粉体在样品内部均生成了Y2Ba4CuBiOx纳米粒子.当Bi2O3添加量x≤1.5wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,且样品的磁悬浮力随着Bi2O3掺杂量的增加而增大;当x>1.5wt%时,YBCO超导块材的单畴区域随着Bi2O3掺杂量的增加而逐渐减小,且随机成核现象严重,磁悬浮力降低;当x=1.5wt%时,样品的磁悬浮力最大.该结果对缩短样品制备的周期及进一步提高超导块材性能具有十分重要的意义.

高温超导块材磁体悬浮系统的振动特性

指出了非直接场冷磁化产生的高温超导块材磁体在应用磁场中实现了稳定的悬浮或悬挂现象。利用Lakeshore公司的电磁铁和场控仪产生的均匀磁场作为磁化外场时,单块YBCO高温超导块材磁化率为77.8%,在应用外磁场下实现稳定悬浮的磁化外场区间仅为0.057～0.121T。为了验证高温超导块材磁体悬浮系统的稳定性,使用了一个随机信号形式的激励源,其幅值在0～14.5N之间且频率范围为0～400Hz。振动特性分析表明,高温超导块材磁体悬浮系统具有低频共振高频隔振性能;系统共振频率和动态刚度随着磁体俘获磁场的增大而增大;系统的阻尼系数表现出明显的先增后减的非线性特征。当超导磁体俘获磁场为0.091T时,即悬浮间距8mm,HTSMagnet-PM系统表现出最佳的动态特性,抗外界干扰能力最强。因此,这种非直接的场冷磁化方式产生的稳定悬浮现象,使得引入块材磁体成为了高温超导磁悬浮系统中可行的能量储备或改善系统稳定性的方法。

YBCO单畴超导块材的烧结温度控制

本文利用顶部籽晶熔融法(TSMG)成功制备了YBCO单畴超导块材,通过对不同熔融温度.不同生长温区晶体形貌的分析,探索获得了YBCO晶体生长的关键温度参数.结果表明:YBCO晶体生长的最佳熔融温度为1 035℃,生长温区为1 018℃~978℃,该结果为本实验的进一步开展奠定了重要的基础.

基于YBa_2Cu_3O_7块材的高温超导限流器的限流特性研究

电阻型高温超导限流器(HTSFCL)利用超导体的超导态-正常态转变来限制短路电流,无需短路故障检测电路,具有体积小、重量轻的优点。为此在国内提出了基于YBa2Cu3O7高温超导材料的电阻型HTSFCL方案;开展了电阻型HTSFCL限流特性的实验研究,得到了不同电压下,HTSFCL的限流效果;分析了超导体失超电阻的传播特性。实验结果表明:电阻型HTSFCL可将预计200A(交流峰值)的短路电流限到120A,限流效果明显。这对进一步开展基于YBCO材料的电阻型HTSFCL研究具有重要的指导意义。

Bi_2O_3氧化物掺杂对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响

采用部籽晶熔渗工(TSIG)制备出了配比为Bi2O3:Y2BaCuO5=x:(1 x)的系列单畴YBCO超块材(其中x=0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,2,单位为wt%),并且研究了不同比例的氧化物Bi2O3掺杂对样品的生长形貌、磁悬浮力及其微观结构的影响.实验结果表明了,Bi2O3粒子的掺杂在样品中生成Y2Ba4CuBiOx(YBi2411)纳米粒子从而可有效地提高样品的磁悬浮性能.当Bi2O3粒子掺杂量x从0.1wt%(质量分数,下同)增加0.7wt%时,样品的磁悬浮力从7 N增加25 N;当其掺杂量从0.7 wt%增加2 wt%时,样品的磁悬浮力从25 N降低6 N.该实验结果对于我们进一步研究氧化物掺杂对磁通扎作用的影响及提高YBCO超块材的性能有着重要的影响.

YBCO超导块材超导性能高温失超及恢复

研究了经过高温热处理而失去超导电性的YBCO(Y-Ba-Cu-O)超导块材经过后氧化热处理恢复其超导性能的可行性,为YBCO超导块材的连接奠定基础。对原始YBCO块材、热处理后YBCO块材及后氧化热处理YBCO(块材和粉末)的超导性能、微观组织及物相变化进行了分析。结果表明:采用常规顶部籽晶熔融织构生长法制备的YBCO块材经过高温热处理后会完全失去超导性;经过后氧化热处理后,其超导性能得到恢复。高温热处理并未改变块材的织构特征,而其晶体结构由正交结构转变成四方结构,从而失去超导性能;经过后氧化热处理,其晶体结构又由四方结构转变为正交结构,完全恢复了超导性能。

高温超导磁悬浮车用悬浮单元优化的实验研究

研究了YBCO高温超导块材与2种典型的永磁轨道之间的最佳宽度比例。这2种永磁轨道的永磁用量基本相同,磁场分别呈单峰和双峰分布。通过改变YBCO高温超导块材组合的横向尺寸,利用高温超导磁悬浮测试装置(SCML-02)研究了在不同场冷高度、相同工作高度下高温超导块材在永磁轨道上的悬浮力。结果表明:块材与磁场呈单峰分布的永磁轨道之间的宽度比与场冷高度无关,而与呈双峰分布的永磁轨道之间的宽度比却极大地依赖于场冷高度。这一结果对高温超导磁悬浮车系统地优化设计是有帮助的。

非均匀长圆柱超导体的热应力分析

用解析法研究了非均匀长圆柱超导体在冷却过程中,随着时间及位置变化的温度场以及热应力应变的分布.其中,假定杨氏模量呈现出与坐标和温度相关的指数形式变化.利用贝塞尔方程解析求解了热传导方程,得到了温度场的分布.结果表明:计算结果与实验结果相符,温度场在很短的时间内达到稳定,并最终趋于液氮温度,而剧烈变化的温度会导致较大的热应力.结果表明,径向应力先增大后减小,直至趋于热平衡状态;环向应力则表现为靠近中心处应力为拉应力,反之靠近边界处为压应力.

YBCO超导体的电工学应用研究进展

超导体具有一些完全区别于传统电工导体和电工磁性材料的电磁特性,因而在电工学领域具有广泛的应用价值。自从1987年发现高温超导体以来,高温超导体的电工学应用研究得到了快速的发展。YBCO超导材料具有比BSCCO超导材料更加优越的电工学应用性能,因而随着YBCO超导材料逐渐实现小批量供货,近年来有关YBCO超导体的电工学应用研究得以广泛的开展。文章重点介绍国内外在YBCO材料(包括块材和带材)及其在电力技术和磁体技术等方面的应用研究进展,以此纪念YBCO超导体发现30周年。

高温超导磁悬浮实验车通过鉴定

由我校超导技术研究所完成的国家863计划项目——高温超导磁悬浮实验车已通过了由四川省科技厅组织的技术鉴定。本课题取得的成果包括:1、研制成功一套'高温超导磁悬浮测试系统',国际上还尚未有同样的系统。