Bi-Sr-Ca-Cu-O高温超导材料的连接技术

B i-Sr-Ca-Cu-O(BSCCO)高温超导材料在电力工程中拥有广阔的应用前景。本文全面概述了国内外研究B i系高温超导材料连接技术的现状和不足,重点介绍了BSCCO带材常规冷压成形后再高温反应退火的扩散焊连接技术,另外,阐述了近几年采用高温加压直接扩散连接的最新研究成果。

新型高温超导直线感应电机的设计及有限元分析

结合直线感应电机设计原理,对高温超导直线感应电机的结构进行设计和对电磁场进行研究,最后利用大型有限元软件ANSYS对电机的电磁场、电磁力等进行仿真,同时进行了数据对比,仿真结果和理论分析取得较好的一致性。

高温超导:发展低碳经济的关键技术之一

发展低碳经济既要对传统能源消费进行节能减排，也要尽快用可再生能源代替化石能源。这一能源领域的转型，毫无疑问会对今后我国以致世界经济的发展起到决定性的影响作用，而这一领域的变革离不开高新技术的支持。

高温超导发电机在风力发电技术中的应用前景

风电可再生、无污染的特点以及成本的持续下降使其很可能成为最经济、最洁净的能源,国际上已经启动了高温超导直驱式风力发电技术的研究工作,高温超导直驱式风力发电技术被公认为未来10MW以上超大容量风力发电机组的唯一可行技术途径。

高温超导感应加热技术及其在有色金属热挤压中的应用

在国家“十二五”发展规划的高端装备制造业中，高品质工业铝型材产品是实现大飞机、汽车、轨道交通列车、航天、军工、船舶等工业先进装备技术升级和国产化目标的关键基础材料。由于使用铝合金装备的轨道交通机车可降低车辆质量50％，实现节能约12％，增加运力10％左右，加之发达国家铝合金型材加工水平发展较快，

实用Bi系高温超导带材

介绍了(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox(BSCCO)带材产业化生产技术,并就几个关键环节如前驱粉制备与预处理、导线的机械加工以及带材的形变热处理等作了详尽的阐述,比较了世界各国的发展现状。针对特定的高温超导应用方向如超导电缆、超导磁体和电流引线等,研究了提高长导线均匀性的关键技术,进行BSCCO导线的多样化设计以降低导线的交流损耗、热导率和临界弯曲半径,并对导线进行表面改性处理如涂镀绝缘漆和镀锡等。结合已有的研究基础,从提高BSCCO带材的性能和降低生产成本出发,指出了BSCCO带材产业化技术今后的发展方向。

阴离子交换树脂分离甲苯萃取ICP-AES测定铋系超导粉中的痕量镍

建立了ICP-AES测定超导粉中痕量镍的新方法。优化了仪器工作参数,对超导前驱粉中痕量镍测定时的基体干扰及干扰消除方法进行了系统研究,结果表明:大量存在的基体元素产生严重基体效应,导致测定重现性及准确度变差,实验采用分离富集方法以提高测定结果的准确度和精密度。实验中首先用阴离子交换树脂,除去Bi3+及部分Pb2+,Sr2+,Ca2+,Cu2+等基体元素;在碱性条件下再通过甲苯萃取镍与丁二酮肟的络合物、稀盐酸反萃取富集镍;对分离富集条件进行了优化。对模拟标准样品进行测定,分析结果与理论值一致,相对标准偏差为1.9%,方法检出限为0.19μg.g-1。该方法已用于超导前驱粉样品中痕量镍的分析,结果令人满意。

活性炭富集电感耦合等离子体原子发射光谱测定铋系超导粉中痕量铁

建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定超导粉中痕量铁的新方法。优化了仪器工作参数,对痕量铁测定时的基体干扰及消除干扰的方法进行了系统研究,结果表明:大量存在的基体元素产生一定基体效应,并使重现性变差,且由于铁含量甚微,仪器灵敏度不能满足测定的要求,需采用分离富集方法以提高测定结果的准确度和精密度。以三乙醇胺掩蔽基体元素铋和铜,在适宜的酸度条件下,铁与邻二氮菲生成配合物,以活性炭定量吸附,用1∶1硝酸解吸,并对分离富集条件进行了优化。对模拟标准样品进行测定,分析结果与理论值一致,相对标准偏差为2.4%,方法检出限为0.033μg.g-1。该方法已用于超导前驱粉样品中痕量铁的分析,结果令人满意,并进行了回收实验,回收率为95.6%～98.0%。

连接参数对Bi系(BSCCO)超导带材扩散连接接头性能的影响

采用高温直接加压退火工艺扩散连接61芯B i系高温超导带材。研究了835℃连接温度下接头搭接长度、搭接区窗口的台阶数、保温时间对接头结合界面特征及其超导电性的影响。结果表明,连接参数对接头超导电性Ic影响明显,超导电性低的接头其超导芯结合界面处有未焊合迹象,母材经过835℃扩散连接热循环后超导电性显著降低。

扭绞和宽厚比对Bi-2223超导带交流损耗的影响

在77K及在外磁场下,对具有不同扭矩的多芯Bi-2223超导带的交流损耗进行测量。该研究中所使用的样品(扭矩6～12mm)具有扭绞芯线和非扭绞芯线。在频率范围为3.33～2430Hz的正弦变化的外磁场下,对交流磁场损耗进行了测量。研究了扭绞对Bi-2223超导带的临界电流和交流损耗影响。研究发现,临界电流随扭矩的减小而减小。另外,可以观察到,在平行场下,由于扭绞带芯线的退耦,造成扭绞带中平行磁场损耗也随之减小。在垂直场下,芯线的扭绞对垂直磁场损耗的减小是不明显的,通过运用小的扭矩和选择小的宽厚比的带材,能够明显减小交流损耗。

基于ANSYS的高温超导直线感应电机仿真分析

随着直线感应电机在地铁等城市轨道交通中的不断应用和高温超导带材技术的不断完善,文中提出一种新型高温超导直线感应电动机的设计思路,依据直线感应电机电磁设计原理,对高温超导直线感应电机进行了研究和设计;利用大型有限元软件ANSYS对电机的电磁场、电磁力等进行仿真,给出仿真结果;并对仿真结果进行简要说明。最后通过对普通铜绕组直线感应电机和高温超导直线感应电机的理论和仿真分析对比,验证了高温超导直线感应电机将具有更大的优越性。

Bi-2223带材制备的高温超导电流引线

为了降低沿电流引线的漏热,用于制备高温超导电流引线的B i-2223带材要求具有较低的热导率。文中介绍了低热导率银金合金B i-2223高温超导带材;给出了其热导率的测试结果;并采用该带材制造了高温超导电流引线样机。液氮条件下测试该段高温超导引线的临界电流为332A。

1.5T Bi-2223高温超导磁体的研制

针对Bi-2223(Bi2Sr2Ca2Cu3OX)高温超导带材在超导磁体中的应用展开研究,在磁体设计、制造中采用饼式线圈结构,超导带材层与层之间没有轴向应力,可以减小超导带材载流能力的退化.与单饼线圈相比,用单根超导线绕制双饼线圈可以使磁体内的非超导连接数减少近一半,有利于减少磁体内部的热干扰以提高磁体稳定运行能力.最后,给出一个线圈内径为100mm、外径为140mm、长为121mm,中心场强为1 5T的高温超导磁体实验样机的设计方案及实验数据,测量结果与理论计算吻合.

Bi-2223/Ag高温超导带材的有阻连接研究

采用低熔点63%Sn-34%Pb-1%Bi-2%Ag合金钎料膏软钎焊和不去除Ag合金包套的直接扩散连接两种方法进行Bi系超导带材的有阻连接。研究了搭接长度、钎焊保温时间、扩散连接温度对接头显微结构、临界电流和电阻的影响。工艺适当时,两种接头的电阻均能达到10^(18)Ω量级且临界电流较高。

一种高温超导磁悬浮装置

本文介绍一个基于倒挂吸引式 (EMS)原理的高温超导磁悬浮试验装置 .这个装置由高温超导磁体、单臂梁金属导轨、位置传感器、控制电路等组成 .绕制超导磁体线圈所用的是Bi 2 2 2 3/Ag高温超导线材 .超导磁体工作在激磁电流为 3.2A时 ,在 5mm的空气间隙中产生 0 .2 1T的磁通密度 ,与单臂梁金属导轨可产生 72N的垂直悬浮力 .通过引入压控电流源 ,利用常规的超前—滞后校正实现了该磁悬浮装置的稳定悬浮和鲁棒控制 ,在负载变化 87.5 %的情况下仍能实现超导磁悬浮装置的稳定悬浮 .该试验装置首次验证了高温超导线圈的可控性问题 。

椭圆截面多芯超导线材轧制变形行为的研究

为研究各超导芯在轧制过程中的变形行为,利用有限元分析方法对椭圆截面多芯超导线材的轧制过程进行模拟,通过与试验对比,验证了有限元模型的合理性.模拟结果表明:随着摩擦系数的增大,超导芯的粉体密度和对数应变比(LSR)均降低,且分布均匀性减弱;随着压下率的增加,超导带材的横向应变和纵向应变均增大,超导芯内的粉体密度和LSR值随之增加;同时,大辊径轧制有利于提高超导芯内粉体材料的密实度,并使得LSR值逐渐减少,但前后张力对超导芯变形的影响较小.

氧分压分析法鉴定(Bi,Pb)_2Sr_2Ca_2Cu_3O_x超导前驱粉性能

利用氧分压分析法对(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox超导前驱粉的放氧量进行了定量计算,并考察了放氧量对Bi-2223带材临界电流密度Jc的影响。结果表明,前驱粉中富Pb相Ca2PbO4(简称CP)和(Pb,Bi)3Sr2Ca2CuOy(简称3221)的总量增加或CP相与3221相含量的比(CP∶3221)下降,都导致放氧量增加。放氧量与Jc之间存在直接对应关系:当放氧量为0.32mL/g时带材的Jc最高,放氧量过高或过低均对Jc不利。相应地,可以通过定量计算前驱粉的放氧量预测带材的Jc,进而鉴定前驱粉性能。

ICP-AES分析超导粉中杂质元素的干扰系数矩阵校正法

利用ICP-AES法测定了铋系超导前驱粉（BSCCO）中Fe,Cr,Ni,Si,Al和Ba等微量杂质元素,优化了仪器测定参数并研究了酸的种类及浓度对测定结果的影响。系统研究了BSCCO基体元素Bi,Sr,Pb,Ca和Cu对微量杂质元素测定的干扰,分别测定了每个基体元素对测定元素的校正系数并组成交互干扰校正矩阵,采用全选主元高斯消去法计算出基体元素产生的背景等效浓度,再计算出样品的真实浓度。用此方法对合成标样中的上述微量杂质元素进行了测定,分析结果的回收率99.5%-100.5%,测定了实际样品中的杂质元素,并与ICP-MS法进行了对比,二者结果一致。

中间变形对Bi-2223/Ag超导带材织构的影响

借助于扫描电镜和X射线衍射分析摇摆曲线 ,研究了Bi 2 2 2 3/Ag单芯超导带材制备过程中中间变形对Bi 2 2 2 3超导相织构的影响。结果表明 ,织构度与中间变形量的关系曲线呈现峰值变化规律。采用轧制进行中间变形 ,Bi 2 2 2 3/Ag单芯带材的变形量εopt为 14 3%时Bi 2 2 2 3相织构最佳 ;采用压制进行中间变形 ,变形量εopt为10 7%时Bi 2 2 2 3相织构最佳。中间变形后的带材经过最终热处理 ,其Bi 2 2 2 3相的织构得到进一步改善。四引线法临界电流密度测量结果表明 。

高温超导线材及其应用

众所周知，金属等导电材料在传导电流时，都会表现出对电流的阻碍作用，造成电能的损耗。然而，1911年荷兰物理学家Onnes首先发现了一个奇特的现象：汞的电阻在4．2K时会减小至零。于是，科学家将这种性质称之为“超导性”，将这种冷却到一定温度以下时能表现出超导电性的材料称为超导体。