织构金属衬底上CSD-SrTiO3薄膜的制备

涂层导体是发展77 K液氮温区强磁场下电力应用的实用化关键材料。由于缓冲层层数增加会导致控制生长、微观组织和界面结构的难度增大,所以简化缓冲层结构对涂层导体制备工艺的简化和成本的降低非常重要。本研究探索了低成本的化学溶液沉积(CSD)技术制备SrTiO_3(STO)缓冲层过程中前驱液热分解行为以及薄膜制备工艺路线对薄膜外延生长的影响,通过选取恰当的前驱液以及引入籽晶层沉积的方法最终获得了具有良好c轴织构且表面光滑的STO薄膜。     

氧化敏感有色金属材料的冷喷涂研究进展

有色金属材料通常氧亲和能力强,在高温时容易氧化。传统热喷涂技术所用的喷涂温度高,喷涂过程为开放环境,导致有色金属颗粒的氧化、烧损、相变、残余应力和晶粒长大等问题。如何在减少喷涂材料的热致缺陷和保持喷涂粉末原有特性的同时降低喷涂温度,这为冷喷涂技术的发展提供了契机。本文针对冷喷涂氧化敏感有色金属材料的国内外研究现状进行总结,涉及有色金属材料包括:镁、铝、铜、钛及钛合金、钨、钽、铌材料,分别从冷喷涂技术、喷涂材料、工艺、后处理四个方面总结了改善沉积层质量的措施,阐述冷喷涂增材制造存在的问题,展望冷喷涂技术在氧化敏感有色金属领域的发展趋势。     

涂层导体用金属基带研究进展

目前,低成本、高性能的YBa2Cu3O7-x涂层导体制备技术已成为国际实用化高温超导材料的研究重点.由于金属基带的特性(织构、表面粗糙度等)直接决定了阻隔层的特性,进而影响到YBCO层的超导性能.因此,制备高质量的金属基带是涂层导体制备技术的关键核心技术之一.本研究对金属基带的性能、选材、制备技术以及国内外的研究状况给予了较系统的总结和评述,并对其发展和应用前景进行了一些探讨.     

国际热核聚变(ITER)用低温超导线研究进展

国际热核聚变实验反应堆(ITER)是目前伞球最大的国际合作研究项目.该计划将首次建造可实现大规模聚变反应的聚变实验室.研究解决核聚变关键技术难题,是人类实现受控热核聚变研究走向实用化关键的步骤.由低温超导线材绕制的磁体系统是ITER装置的核心部件.我们通过开展Nb3Sn及NbTi超导线批量化制备技术的研究,掌握了纵向场(TF)磁体及极向场(PF)磁体用高性能Nb3Sn及NbTi超导线制备的关键技术.生产出性能达到ITER项目的设计要求的青铜法Nb3Sn超导线和内锡法Nb3Sn超导线,单根长度大于5 000 m,临界电流Ic(4.2 K,12 T)均大于190 A,磁滞损耗小于500 mJ/cm3(4.2 K,±3 T),n值大于25;制备出满足ITER项目要求芯数为2 600根的NbTi超导线,单根长度大于10 000 m,临界电流Ic值达到360 A(4.2 K,5 T),n,值大于30,磁滞损耗值小于45 mJ/cm3.(4.2 K,±3 T)的技术指标.     

涂层导体用Ni-5at%W合金基带再结晶织构研究

采用粉末冶金和中频感应炉重熔相结合的方法制备Ni-5at%W合金,经旋锻、拉拔和大变形量冷轧为70μm厚合金基带。轧制基带织构呈现典型的铜式织构特征。采用电子背散射衍射技术研究不同退火工艺的再结晶织构。结果发现,经大变形量冷轧后,通过优化两步退火工艺可获得锐利的立方织构;加热速度对冷变形金属的再结晶织构具有很大的影响,慢速加热具有增强立方织构的作用,快速加热则相反。实验结果可为再结晶工艺参数的优化提供依据。     

Bi-2212/Ag带材的制备与性能

研究了名义化学成分为Bi2.10Sr1.96Ca1.0Cu2.00Ox的Bi-2212/Ag超导带材的制备和性能,采用X射线衍射技术和扫描电镜技术分析了Bi-2212相的合成过程和Bi-2212/Ag超导带材中超导体的微观组织形貌,在4.2～30K温度范围内测量了Bi-2212/Ag超导带材样品的临界电流密度(Jc),应用背景场的磁场(B)最高达到7T。结果表明,Bi2.10Sr1.96Ca1.0Cu2.00Ox的粉末在空气中多次烧结后,2212相生成量可以达到91.6%;Bi-2212/Ag超导带材中晶粒间有良好的连接性,但微观组织中仍存在大量的缩孔。在磁场高于5T和温度低于20K时,Jc随应用磁场和操作温度升高而缓慢下降,而当磁场小于5T和温度超过20K时,Jc快速下降。通过熔化-慢冷工艺得到的Bi-2212/Ag带材其临界电流密度Jc可达到320A/mm2(4.2K,7T)。     

Nb、Ti、Ta扩散行为对NbTiTa超导线材制备的影响

研究了经过1000℃/10 h热处理的Nb/Ti、Nb/Ta、Ti/Ta扩散偶样品所形成合金层的成分分布,以及Ti/Ta扩散偶经过850℃、700℃、550℃、400℃5 h热处理后淬火与随炉冷却形成的TiTa合金微观组织的区别,并研究了复合体中Nb片、Ti片、Ta的排列方式对NbTiTa超导线材微观结构和扩散工艺的影响.     

Cu-Nb-C-Nb多芯复合线材的制备及表征

采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的多芯复合线材(3#)、石墨烯未包覆铌粉末增强Cu-Nb多芯复合线材(4#)、及纯铌粉增强Cu-Nb多芯复合线材(5#) 3种结构复合线材。通过优化热处理工艺发现,线材在750℃/60h热处理后,与线材的Nb (110)衍射峰强度相比加工态样品发生了明显的增强。微观结构及EDS能谱分析说明,高温热处理有利于Cu/Nb界面之间的轻微扩散,增加了界面的结合强度,线材的塑性和韧性得到了明显改善。通过对3种线材微观结构、力学性能及电学性能的分析表明,石墨烯包覆铌粉末的Cu-Nb-C-Nb线材导电性能优于其它2种线材。最后,分析了3种不同线材的塑性变形机制及引起性能变化的微观机理。提出了进一步优化工艺,为高强高导多元结构复合线材的制备开创了一种全新的方向。     

不同包套石墨烯掺杂MgB_2超导线材的性能

分别采用Fe和Nb作为阻隔层包套材料,通过原位粉末装管法(in-situ PIT)制备出石墨烯掺杂的MgB_2/Fe(Nb)/Cu线材和Nb包套未掺杂的MgB_2单芯线材。线材在高纯氩气保护下、670～800℃保温2 h热处理。XRD结果显示,670℃热处理的线材其主相均为MgB_2超导相,其中Fe包套线材中含有Fe_2B杂相。3种线材的微观结构显示,未掺杂线材基体中的孔洞相对较大,而石墨烯掺杂的Fe、Nb包套线材基体中的孔洞相对较小。线材样品的拉伸结果显示,热处理前由于加工硬化,3种线材的拉伸应变值远远低于热处理后的拉伸应变值,其中铁包套线材的硬化最为严重,但无论是否热处理,Fe包套样品的强度都是最大的。样品的四引线法传输性能测试显示,670℃热处理Nb包套掺杂线材的临界电流密度(J_c)在4.2 K,2 T、4 T、6 T范围内均高于Fe包套掺杂线材的J_c,石墨烯掺杂线材(Nb、Fe包套)在2 T具有更好的传输性能,Nb包套掺杂线材的J_c最高可达到4.59×10~5 A/cm~2。当外加磁场大于4 T后,2种包套的掺杂线材的J_c均低于未掺杂的线材,Fe包套样品的超导性能降低更大,显示其掺杂未全部进入晶格,导致其在高场下磁通钉扎作用下降。     

反应堆耐压壳体用Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr合金热变形行为研究

利用Gleeble-3800型热模拟试验机对经过三次真空自耗熔炼的Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr(wt%)合金进行热模拟等温压缩试验,研究了在750~900℃及0.001~1s_-1应变速率下的高温流变行为及再结晶行为。结果表明,在合金的高温变形过程中,流变曲线呈现出明显的先硬化后软化的流变行为特征,应变速率的降低或温度的升高都会使合金的流动应力降低;造成该合金流变软化的主要原因是动态再结晶。动态再结晶的临界应变与峰值应变之间成线性关系,随着温度和真应变增加,再结晶体积分数呈“S”型增加;应变速率减小,再结晶体积分数也呈抛物线增长。合金的最佳高温塑形变形参数为：750℃/0.001-0.01s_-1和850-900℃/ 0.01-0.1s_-1。