含缺陷超导体在场冷励磁下的力学特性研究

对含有中心孔洞缺陷的长圆柱状超导体在场冷却（FC）励磁过程中产生的磁通钉扎力学特性进行了研究。考虑了临界电流密度非均匀性和粘性磁通流动效应的影响,得出了孔洞大小、临界电流密度非均匀系数及外场励磁速度这三种不同取值情况下的应力分布曲线,通过定义应力集中系数σ_pm/σ₀分析了孔洞的应力集中效应。结果表明：场冷却时,超导结构内的体力全为拉伸状态,并且相同磁场条件下的环向应力σ_θ（r）始终是径向应力σ_r（r）的2倍左右;孔洞半径a/R、临界电流密度非均匀系数m以及外磁场励磁速度db_a/dt的变化均会引起超导体内应力峰值σ_{r, max}（r）和σ_θ,max（r）的增大;当外磁场B_a/B_p在较小范围取值时,a/R和m的变化对应力集中具有显著影响。     

热处理对MgB_2超导体超导电性和显微结构的影响

采用固相反应法常压下制备MgB2超导块材,研究两种不同的热处理工艺(淬火、预热)对MgB:超导电性和显微结构的影响.结果显示淬火有助于细化晶粒,提高样品的临界电流密度;预热在一定程度上提高MgB2样品的致密度和磁通钉扎力,其中随炉升温600℃预热1 h再升至750℃保温0.5 h后淬火的样品自场Jc达到0.586 MA/cm2,不可逆场超过7 T,20 K下在0.8T达到最大钉扎力Fpumax.     

GdBCO超导体的顺磁性及低温下磁通分布的动态观测

本文研究了100～300K之间Gd1．8Ba2.4Cu3．4O7-δ（简写为GdBCO）超导体的顺磁性，对GdBCO的磁化强度随磁场和温度的变化分别在100K和0．1T进行了测试，GdBCO的顺磁性遵从朗之万顺磁性理论．在磁光显微镜下，低温12K场冷下，我们观察了从0mT～29mT磁通线进入GdBCO的超导体的过程，以及磁通线在GdBCO超导体中的分布。     

GdBCO超导体的顺磁性及低温下磁通分布的动态观测

本文研究了100～300K之间Gd1.8Ba2.4Cu3.4O7-δ(简写为GdBCO)超导体的顺磁性,对GdBCO的磁化强度随磁场和温度的变化分别在100K和0.1T进行了测试,GdBCO的顺磁性遵从朗之万顺磁性理论.在磁光显微镜下,低温12K场冷下,我们观察了从0mT～29mT磁通线进入GdBCO的超导体的过程,以及磁通线在GdBCO超导体中的分布.     

圆形孔洞下应力集中的实验研究

本文运用材料力学、弹性力学的基本原理和电测法,通过测量有圆形孔洞板圆孔周围的应力,分析圆孔周围应力集中规律：通过单纯受拉或纯弯时的情况分析、讨论叠加原理在处理应力集中问题时的具体应用方法。     

Bi2Sr2CaCu2O8掺杂MgB2的磁通钉扎特性

为了研究超导材料中高温超导相颗粒的钉扎行为,在Ar气保护条件下,采用固相反应法制备了质量百分比为0,3,5和10%Bi2Sr2CaCu2O8含量的MgB2块状样品.用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了显微结构分析;用物理性能综合测试系统振动样品磁强计(最大磁场9T)测量了所有样品在不同磁场下的直流M(T)曲线,并测量了不同温度下的准静态磁化曲线,通过Bean临界态模型分析出Jc(H)曲线.随着掺杂量的增大掺杂后Tc基本不变,转变宽度略为增大;相比于未掺杂样品,掺杂量为3 wt%样品抗磁信号和临界电流密度有较大提高.显微结构分析结果表明,部分Bi2Sr2CaCu2O8分解为Cu2O和其它杂相,有部分Bi2Sr2CaCu2O8颗粒保留在样品内部,成为有效的钉扎中心.最后本文对超导体中的高温超导相颗粒的钉扎行为进行了分析.     

Ca掺杂对YBa2Cu3O7-δ超导块材性能影响的研究

用固相反应法制备了掺杂 Ca和不掺杂 Ca的 Y1 - x Cax Ba2 Cu3O7-δ超导块材。主要研究了 Ca掺杂对 Y1 - xCax Ba2 Cu3O7-δ(x≤ 0 .3)超导体性能的影响 ,采用标准四引线法测量了样品的 R - T和 I - V曲线。实验结果表明 :在YBCO超导体中掺杂适量的 Ca后临界温度 TC有所下降 ,样品的临界电流 IC有所增加 ,弱磁场下的 IC- H曲线下降幅度很平稳 ,这表明适量的 Ca掺杂有利于改善 YBCO超导体的临界电流性能     

低频力学谱仪在高Tc超导体磁通钉扎研究中的应用

本文扼要介绍了我们研制成功的低频力学谱测试系统的原理与结构,并指出:力学谱(或力学耗散谱)能揭示材料的结构和缺陷的特征,能对材料的力、电、磁、光及其它性能进行深入探测,给出有益启示.该仪器对力学耗散谱最小分辨率达10-5,测量的最低频率达10-3Hz.本文着重讨论高Tc超导体磁通钉扎与力学谱的关系,在T以下,绝大部分已测得的力学谱峰(包括超声衰减突变和振动簧力学耗散峰)都属于滞弹性弛豫峰,由被钉扎的磁通线由热激活而运动.而真正用低频力学谱仪(现代的"葛氏扭摆")测量在Tc以下高Tc超导体力学谱实验尚未见报道.D.E.Farrell等在非孪生单晶的YBa2Cu3O7-δ试样(Tc＝90K及其以上)使用扭摆磁量计来测量,在Tc以下扭动振荡频率1.1×10-1Hz和磁场2.3特情况下,峰温Tp=85K左右.但是这个实验结果所得出的峰温和频率的关系与相变峰的规律有矛盾.在Tc附近的力学谱峰的机理是有争议的,有待实验进一步证实.本文还探讨磁通钉扎与临界电流的关系.     

自场下高温超导MCP BSCCO-2212电流引线失超过程电磁特性研究

本文研究了大电流自场条件下,采用熔化铸造工艺(MCP)制备的BSCCO-2212高温超导电流引线失超过程电磁特性.在磁通粘滞流动模型的基础上,推导出二维磁通粘滞流动平衡方程式,得到了磁流阻状态下的电流密度、磁通密度和磁流阻率分布;应用二维场量分布进一步得到了平均磁流阻率随电流密度和温度的变化特性.计算结果对于电流引线安全保护设计、提高电流引线载流能力具有重要意义.     

金属板材应力集中现象的实验研究

本文运用电测法,通过测量有圆形孔洞金属板材圆孔周围的应力,分析圆孔周围应力集中规律;运用材料力学、弹性力学的基本原理,通过金属板材单纯受拉或纯弯时的情况分析、讨论叠加原理在处理应力集中问题时的具体应用方法。     

采用扩散法制备高临界电流密度的MgB2块材研究

采用一种新的Mg扩散方法,在常压下成功制备出致密的MgB2超导块材,样品密度最高达1.95 g/cm3,并得到了最佳的热处理条件.采用X射线衍射仪(XRD),扫描电镜(SEM)和超导量子干涉仪(MPMS)分别对样品的物相,微观结构和超导性能进行了表征.结果表明:纯的MgB2在5×10-3 T的外场下,起始超导转变温度(Tc)为38.1 K,转变宽度仅0.9 K;10 K自场下临界电流密度(Jc)值达0.53 MA/cm2.此外,纳米Pr6O11或C掺杂能显著改善MgB2的实用化性能,其中15at.%C掺杂的MgB2(MgB1.85C0.15)在10 K,6 T下,Jc高达104 A/cm2.     

临界电流密度对场冷超导磁悬浮力的影响研究

基于Kim临界态模型,通过考虑超导块材内部屏蔽电流的穿透历史过程,讨论了场冷条件下临界电流密度对高温超导悬浮系统磁悬浮排斥力和吸引力的影响.结果显示:最大超导磁悬浮排斥力和吸引力均随临界电流密度的增加呈指数关系增加,并趋于饱和;场冷条件下的磁悬浮力回滞能量损耗远高于零场冷情况;存在一个磁悬浮力比率κ,κ值对于评价大电流...     

基于Galerkin法研究应力波作用下复合材料板的动力学失稳

基于Kirchhoff薄板理论和Hamilton原理,考虑应力波效应,对含初始几何缺陷的三边简支、一边固支的复合材料板,建立了振动控制方程,得到了其屈曲临界荷载表达式。采用MATLAB编程进行数值计算,讨论了初始几何缺陷、初相位、铺层角度、屈曲模态阶数及铺层层数对板屈曲临界荷载的影响。结果表明:复合材料板的屈曲临界载荷随临界长度增大、铺设厚度减小、初始几何缺陷系数增大、振型函数初相位减小而减小。此外,复合材料板的各层铺层角度与荷载作用方向的夹角越小,屈曲临界载荷越大,当板的对称铺设层数达到7层时,临界荷载趋于稳定。     

双掺杂铁基1111型超导体Nd1-xBaxFeAsO1-2xF2x的磁传输性能研究

采用两步固相反应法,在母相FeAs=1111结构的NdFeAsO中掺入BaF2,实现电子与空穴的双掺杂．该体系超导转变温度（Tc）在33-50K范围,取决于名义BaF2掺杂量x．在实验范围内,掺杂量越大,转变温度越高,当x=0．2时,Tc达到50K．磁电阻测量表明：高掺杂量样品（例如x=0．2）具有较高的上临界场（Hc...     

含有断裂缺陷的复合材料壳体的力学行为

利用湿法缠绕制备了玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料壳体,通过拉伸、双悬臂梁和三点端部开口弯曲试验对该复合材料层合板进行基本力学性能评估,得到强度和刚度参数并用于有限元模拟中。同时,在Abaqus中建立了含有不同深度断裂缺陷复合材料壳体的三维渐进损伤有限元模型,预测内压作用下壳体的力学响应。试验和模拟结果表明:复合材料主向拉伸强度为(222.7±18)MPa,弹性模量为39.39 GPa,Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性层间强度分别为(4.67±0.24)和(4.98±0.26)kJ/m~2。随着内压增大,Mises应力也不断增大;当断裂缺陷在最深层(接近内压的第一层,深度为18 mm)时,Mises应力最大;当内压为0.3 MPa时,Mises应力高达28.8 MPa,且周向应变小于纵向应变。     

含孔缺陷石墨烯纳米条带的电学特性研究

本文系统地研究了不同形状(三方、四方及六方) 的孔缺陷对锯齿形石墨烯纳米条带电学特性的影响. 结果表明: 孔缺陷形状对于石墨烯纳米条带的电导及电流特性影响显著, 其可能源于不同形状的孔缺陷边界对于电子散射的不同; 另外, 当缺陷悬挂吸附氢或氮原子, 将引起孔缺陷形状改变, 因此不同孔缺陷吸附对于石墨烯纳米条带的电学特性的影响也各不相同. 本研究将为石墨烯基电子器件失效分析及石墨烯孔结构器件设计提供有价值的理论指导. 关键词： 石墨烯 孔缺陷 电学特性     

含缺陷光子晶体传光特性的实验研究

选择MgF2和ZnSe两种材料设计制作了一维缺陷光子晶体,从理论和实验上对带有缺陷的一维光子晶体的传光特性进行了研究.在实验中,一般用光谱仪来测量通过光子晶体的透射光谱,由于光谱仪价格较贵,这种方法不利于制作实用的光子晶体传感器.我们用CCD和光栅代替光谱仪,利用白光光源代替激光器,建立自动测量实验系统进行了实验研究.实验中利用压电陶瓷来改变缺陷层厚度,模拟缺陷层的变化,通过CCD测量衍射光位置来测量透过的光频.实验结果表明,缺陷层厚度的变化和透射光频率之间呈线性关系,通过测量透射光频的变化,可以测量引起缺陷层变化的物理量,这与理论分析一致,说明本实验方法可行.本实验方法研制实用的光子晶体传感器具有一定意义.     

高温超导电缆终端预制式应力锥缺陷的研究分析

高温超导电缆终端是连接超导电缆和常规电缆的重要组成部分。其中应力锥作为改善电场分布的终端元件之一,具有无可替代的功用。但应力锥在生产过程中,不可避免的会产生一些缺陷,导致电缆终端电场集中,产生放电或烧毁电缆。文中针对高温超导电缆终端应力锥可能出现的各种缺陷进行建模与分析,运用有限元分析软件ANSYS对其进行仿真,得到电缆终端的电场和电位分布。为进一步研究应力锥的设计奠定基础。     

Pr替代YPBCO超导单晶的峰效应研究

采用TSSG法在1 atm氧气氛下生长出Y1-xPrxBa2Cu3O7(x=0.07215)超导单晶样品;测量了该单晶样品在不同温度下的磁特性;根据Bean临界态模型,计算出不同温度下的临界电流密度Jc对磁场H的依赖关系;在对该样品的直流磁化研究中观测到了峰效应。随着温度的降低,样品的临界电流密度明显增加。     

Y2BaCuO5粒子掺杂的单畴熔融织构YBCO超导体工艺与性能研究

采用人工掺杂Y 2 11相的方法以及熔融织构生长结合顶部籽晶工艺制备了不同 2 11粒子含量的准单畴熔融织构的YBCO块材料 ,样品致密度高 ,体密度大于 6 2g/cm3 ,机械强度好 ,振动样品磁强计测量结果表明 ,样品在温度 30K、磁场 0 6T下 ,其Jc 仍达到 1 2 3× 10 6A/cm2 .在温度 70K、磁场 2T条件下 ,Jc 仍高达 1 35× 10 4A/cm2 ,而且临界电流密度对磁场不敏感 .扫描电子显微镜分析也表明 ,Y 2 11相的人工掺杂 ,能改善织构样品的生长状况 ,减小微裂纹 ,同时 ,掺杂的Y 2 11粒子能作为强的钉扎中心 ,因此 ,这种工艺能精确地控制样品中Y 2 11粒子的含量 ,所制备的样品中Y 2 11粒子分布越均匀 ,尺寸越小 ,其钉扎效果越好 .从大量实验结果比较得出 ,1∶0 5是最佳的掺杂比例 .