退火处理Bi-2223/Ag超导带材

将经常规热处理制备而成的Bi-2223/Ag超导带材在某一温度区间再进行后退火处理,以改善带材中的Bi-2223晶粒之间的连接状况,提高带材的超导性能.然后用四引线法测量样品的临界电流及其在磁场中的角度依赖性,用XRD和SEM分析样品的微观结构.实验结果表明,后退火处理提高了Bi-2223/Ag超导带材的临界电流,改善了带材在磁场中的性能.     

冷却工艺对浸涂制备Bi-2223／Ag超导带临界电流密度的影响

在Bi-Ph-Sr-Ca-Cu-O系统里，单一Bi-2223仅在空气中有银存在的830℃～845℃范围内是稳定的。对Bi-2223生长来说，Bi-2212是最理想的籽晶，因为有相同的组分和相似的结构。插入Ca-Cu-O，使Bi-2212转变成Bi-2223；Bi-2223变厚进入Bi-2212晶粒，使Bi-2212消融。Ca-Cu-O的     

应变方式对Bi-2223/Ag超导带材中微裂纹的形成及临界电流的影响

对比研究了拉伸、弯曲和压缩3种应变方式对Bi-2223/Ag高温超导带材中微裂纹的形成以及临界电流的影响。实验结果表明:带材的临界应变值在不同的应变方式作用下表现出明显的差异。同时,超导芯中裂纹的扩展途径也有所不同,弯曲时裂纹从带材上表面向内扩展,而拉伸时裂纹的产生则具有随机性。重点讨论了带材内部微裂纹的产生机理,实验发现,带材在拉伸过程中产生轧向裂纹和横向裂纹,而在压缩过程中以轧向裂纹为主,横向裂纹较少。正是这两种裂纹的交互作用导致带材临界电流的降低。     

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-2223／Ag单芯超导带材制备过程中中间变形对Bi-2223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-2223／Ag单芯带材的变形量εopt为14．3％时Bi-2223相织构最佳;采用压制进行中间变形,变形量εopt为10．7％时Bi-2223相织构最佳。中间变形后的带材经过最终热处理,其Bi-2223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,其与带材的织构度成正对应关系。     

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10-8 Ω量级且临界电流较高.     

Ca含量对Bi-2223超导带材的结构及电流传输性能的影响

采用喷雾干燥法制备了4种不同Ca含量的BSCCO 2223初始粉末，并研究了Ca掺杂对Bi-2223银包套超导带材的相转化、微观结构和电流传输性能的影响．实验表明，增加Ca含量促进了2223相的转化和提高了带材的临界电流，但同时也在超导芯中引入了较多的富Ca的非超导杂相．分析认为，较高的Ca含量增加了体系烧结过程中液相的含量，进而促进了相转化和晶粒生长及晶间连接，因而改善了电流传输能力。     

高压烧结对Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流与力学性能的影响

研究了高压烧结对Bi-2223/Ag高温超导带材临界电流以及力学性能的影响。结果表明:高压烧结使带材的临界电流提升了30%,抗拉强度提升到104MPa,带材临界弯曲应变从0.54%提升到0.91%。采用XRD常规扫描、Omega扫描以及SEM等手段分析了带材电学性能和力学性能提升的原因。实验结果发现:高压烧结有利于Bi-2223相的形成,从而使Bi-2223的相含量增加,残余的Bi-2212相的含量减少;常压烧结和高压烧结后的带材中Bi-2223相晶粒的半高宽分别为6.5°和5.6°说明高压烧结的带材中的Bi-2223晶粒排列更加整齐;此外,通过观察带材的纵截面发现高压烧结使带材内部更加致密。正是三方面的共同作用大幅度提升了带材的临界电流以及力学性能。     

部分熔化热处理工艺对Bi-2212／Ag带材Jc性能的影响

为了提高Bi-2212/Ag带的性能（主要指临界电流密度Jc)，进行了部分熔化热处理工艺对带材Jc的实验。采用标准的4点法测量Jc,使用PW1700XRD,SL20 SEM 和EDX检验和研究带材的相组成和微观组织。实验表明，在流氧气氛下，烧结温度为860℃～880℃时，前驱粉末以Bi-2212为主相，同时含有少量的Bi-2201相，（Sr2Ca)Cu2O3相和富（Bi2Sr)相。在流氧气氛下，带材Jc性能对热处理工艺参数非常敏感，在实验条件范围内，优化后的热处理工艺参数为：熔化温度Tmax=890℃，熔化时间tmax=10min,冷却速率Rc=2℃h^-1，在保温温度为835℃时，保温时间ta=20h,通过优化的部分熔化热处理工艺，在77K，0T下最后所制得带材的最大Jc=6A,Jc=890Acm^-2.     

冷却速率对(Bi,Pb)-2223/Ag超导带材微观结构和性能的影响

研究了(Bi,Pb)-2223/Ag带材在第1次热处理后,不同的冷却速率对其输运性能和微观结构的影响。利用XRD、SEM等分析手段对样品进行表征。结果表明：随着冷却速率的降低,带材中的2201相不断减少直至消失,而Ca2PbO4相的含量却不断增加;与此同时,带材中第二相粒子的尺寸也不断增大。带材的输运电流测量表明,随冷却速率（对数坐标）的降低,样品的临界电流密度线性增加,同时,带材在磁场下的性能也不断提高。这是由于慢冷导致(Bi,Pb)-2223/Ag带材的晶粒连接性变好和磁通钉扎能力提高造成的。     

粒子尺寸和自场对Bi—2223／Ag带性能的影响

包银Bi基2223带的超导性能主要取决于复杂的制备工艺，包括先驱粉合成、机械变形和热处理。其中先驱粉的质量极其重要，而先驱粉的质量是由相组成和粒子尺寸分布控制的。为此，科学家们研究了先驱粉的粒子尺寸对带材超导性能的影响。差示热分析(DTA)结果揭示先驱粉的反应温度主要取决于粒子尺寸，对最细的粉末反应温度最低。一般的观点，颗粒愈细活性愈大。随粒子尺寸减小，由于大的表面积和接触面积，缩短了在小的2212和非超导相中的扩散距离，烧结温度也可随之降低，但粒子太细会导致进一步热处理时不可补救的早期熔化和生成不希望的相…     

Bi-2223/Ag超导带材交流磁化率的标度行为研究

对Bi-2223/Ag多芯高温超导带材的交流磁化率的标度行为进行了探讨研究.测量了在外加磁场垂直于带材表面时,样品的交流磁化率与温度和磁场之间的关系.结果表明,外加交流磁场对实部和虚部的影响非常显著,交流磁化率的实部和虚部的转变宽度强烈依赖于外加磁场的大小.选择虚部峰值处的温度作为缩放参数,对实部和虚部的测量结果进行归一化处理,结果发现在外加磁场为(325～32.5)×10~(-4) T的条件下,所测量的全部交流磁化率的实部和虚部曲线都可以约化为一条曲线,得到一个普遍的标度律关系,在50～100 K的温度范围内,该交流磁化率的标度律关系与试验数据非常吻合,根据这一特性,推导出了铋系多芯高温超导带材的临界电流密度方程.     

磁体用多芯Bi—2223／Ag超导带材的制备和性能

研究了用粉末装和技术制备磁体用多芯Ｂｉ－２２２３／Ａｇ超导带材的工艺性能。结果表明,得到的氧化物芯丝均匀的多芯Ｂｉ－２２２３／Ａｇ超导带材,其Ｂｉ－２２２３单相性较好且晶粒具有ｃ轴取向。在７７Ｋ,０Ｔ下,短带的临界电流密度ＪＣ达２．２×１０＾４Ａ／ｃｍ＾２（判据１μＶ／ｃｍ）。用此带制做的小型超导磁体（外径为８５ｍｍ,内径１０ｍｍ,高６０ｍｍ）,在４．２Ｋ和７７Ｋ下,磁体通过的临界电流ＩＣ分别为１     

磁场、温度对Bi-2223/Ag多芯带Jc的影响

介绍了一套液氮温区入（Ｂ,Ｔ）测量系统,该系统用增大液氮的饱和蒸气压来达到提高液氮温度的目的。用该系统研究了磁场和温度（测量范围分别为０．１Ｔ～０．８Ｔ和７７Ｋ～９０Ｋ）对Ｂｉ－２２２３／Ａｇ多芯带材（１９芯和３７芯）临界电流的影响。     

利用交流磁化率无接触测量Bi-2223/Ag高温超导带材的E-J特性

对Bi-2223/Ag超导带材的交流磁化率(χ=χ′+jχ″)随交流磁场的峰值(μ0Hm=0.01～60mT)以及频率(f=1～540Hz)的变化进行了系统的研究,发现通过在不同频率下测量χ″最大值所对应的磁场Hm(χ″),结合临界态模型的假设,可以对带材的E-J特性进行推导。在单芯带材情况下,所得结果和由传输测量得到的E-J关系相符合;而在多芯带材情况下则需要对磁化电流进行修正。这可以作为一种非接触测量单芯Bi-2223/Ag带材E-J特性的方法。     

磁场、温度对Bi—2223／Ag多芯带Jc的影响

介绍了一套液氮温区Jc（B,T）测量系统,该系统用增大液氮的饱和蒸气压来达到提高液氮温度的目的。用该系统研究了磁场的温度（测量范围分别为0.1T～ 0.8T和77K～90K)对Bi-2223/Ag多芯带材（19芯和37芯）临界电流的影响。     

Bi-2223/Ag超导带材前驱粉与热处理的匹配问题

研究了Bi-2223／Ag高温超导带材的前驱粉与后续热处理工艺之间的匹配问题。实验采用A，B，C3种不同的前驱粉。A粉是成分配比为2223的喷雾热分解单粉，B粉和C粉都是2212加CaCuO，组分的2223双粉。B粉和C粉的区别在于，2212加CaCuO，混合后的除碳处理工艺不同。B粉为800℃，3h，C粉为830℃，10h。利用激光粒度分析仪（RSA）和扫描电镜（SEM）对这3种前驱粉的粒度进行了表征，并用X射线衍射仪（XRD）对用这3种粉分别制成的带材经第1次热处理（HT1）后的2223成相率和相结构进行分析，从而找出它们各自对应的最佳HT1工艺。采用四引线法在77K，0T下测试经中间轧制和第2次热处理（HT2）后的临界电流（五），以确定其对应之最佳HT2工艺。RSA和SEM分析表明：A粉颗粒度明显细小，平均中径粒度为1．5μm，且粒径分布区域集中，B粉约3μm，粒径分布较分散，而C粉为4-5μm。研究结果证明：前驱粉的特性直接影响着超导带材的最终超导性能。一种特定的前驱粉，对应着一种特定的最佳HT1和HT2工艺。只有在二者匹配良好前提下，才能使前驱粉的性能得以发掘。     

Fabrication of non-superconducting and superconducting joints of Ag/Bi-2223 tapes by diffusion bonding

Diffusion bonding of multifilamentary Ag/Bi-2223(Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_x) superconducting tapes has been performed successfully.Three types of joints,namely,with silver interlayer (type I),bonded directly (type II),with Bi-2212(Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_x) powder interlayer or with Bi-2223 powder interlayer (type III) were researched,respectively.The critical currents(I_C) of these joints were measured and microstructures of the joints were evaluated by scanning electron microscope (SEM).The result shows that type I is non-superconducting joint with very low resistance,and type II joint and type III (with Bi-2212 or Bi-2223) joints are both of superconducting property.By comparing,type II joint possesses most excellent superconductivity,type III joint with Bi-2223 powder interlayer takes the second place,and type III joint with Bi-2212 powder interlayer is least.     

拉伸应变对Bi-2223银及银合金包套带材临界电流的影响

研究了Bi-2223带材的应力-应变特征，比较了包套材料、芯丝数目和Ag／超比例对Bi-2223带材不可逆拉伸应变的影响。实验发现，采用高强度的AgMn合金包套材料可提高芯丝的残余压应变，并通过提高Ag/超界面的平整性，减少因为界面不均匀而产生的应力集中，芯丝中微裂纹的出现和扩展将被延迟到更高的应变状态，因此可显著提高带材的不可逆拉应变。同时，通过增加芯丝数量和Ag／超比例也可增强带材抗拉伸应变能力。