小型飞轮储能系统高温超导磁悬浮轴承

介绍了采用氧化物超导体钇钡铜氧（YBCO）准单畴块材作为定子构件、钕铁硼永磁体作为转子构件的立式全超导磁悬浮轴承初步研究结果。其中，转子系统由转轴、永磁体和飞轮共同组成，在三相调频感应电机驱动下，转子系统最高试验转速可达15000r／min。初步测试结果（0-200Hz）显示，在转动频率而接近25Hz系统发生共振，共振时转子最大径向摆动约为±170um。在35-200Hz范围内转子运行状态稳定，最大径向摆动约为±50um。实验结果显示，超导磁悬浮轴承转动损耗主要来自磁滞损耗和涡流损耗，而磁场分布不均匀性与超导定子材料的磁通蠕动可能是导致转动损耗的主要原因。

电化学法涂层导体CeO_2缓冲层外延生长研究

电化学沉积法制备高温超导YBa2Cu3O7-δ涂层导体缓冲层具有工艺简单、设备要求低、易于连续化批量制备等优点。采用电化学沉积法,在双轴织构的Ni-5at.%W(Ni-5W)金属基带上成功制备出了具有良好c轴取向的CeO2缓冲层薄膜。利用X射线衍射、极图、扫描电子显微镜和原子力显微镜等对上述氧化物薄膜的织构、表面形貌等进行表征。重点研究了薄膜厚度、退火温度、退火时间等工艺对薄膜外延生长及其表面形貌的影响,结果表明:电化学沉积方法制备的CeO2缓冲层具有很好的双轴织构、表面平整、均一,粗糙度低,表现出良好的缓冲层性质。结合金属有机化学溶液超导层的制备技术,本工作展示了一条全化学法制备第二代高温超导带材的技术路线,具有很好的应用前景。

金属基底上氧化物缓冲层的外延生长及表面形貌研究

采用直流反应磁控溅射在具有双轴织构的Ni-5%W基底上快速沉积了Y2O3种子层,随后外延生长GdxZr1-xOy(x=0.5,0.1)和YSZ三种阻挡层。研究表明,Y2O3能扩大和稳定后续薄膜的工艺窗口。X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析结果表明,三种薄膜c轴织构良好、表面平整致密,其中GSZ(x=0.5)具有最好的面内织构和表面形貌,面内半高宽(FWHM)5.8°,均方根粗糙度(RMS)1.6 nm。

低成本电化学法制备RE_2Zr_2O_7缓冲层

为了降低第二代高温超导涂层导体的制备成本,采用电化学法(ED),在双轴织构的Ni-5at%W(Ni-5W)金属基带上分别成功制备出了具有较好c轴取向的La2Zr2O7(LZO)和Gd2Zr2O7(GZO)缓冲层.通过与磁控溅射方法(MS)相结合,制备出MS-CeO2/ED-RE2Zr2O7双层结构,用以取代完全用磁控溅射方法(MS)制备的多层缓冲层结构.电化学法得到的60 nm LZO缓冲层的面内和面外织构半高宽分别为7.2°和6.8°,同样厚度的GZO缓冲层的面内和面外半高宽分别为6.7°和5.8°.之后用脉冲激光沉积(PLD)在ED-LZO/Ni-5W,ED-GZO/Ni-5W,MS-CeO2/ED-LZO/Ni-5W三种结构的缓冲层上分别制备出具有超导性能的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导层.