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。     

专利信息

(Ⅰ)专利名称:一种铋系高温超导线/带材及其制备方法专利申请号:200410080448.5公开号:CN1588566申请日:2004-10-10公开日:2005-03-02申请人:西北有色金属研究院涉及一种高温超导铋系Bi-2223线材或带材的制备方法。包括成分为Bi-2223超导粉的芯材和包覆在Bi-2223超导体的芯材上的银隔离层。其特征在于在芯材芯部夹有AgMgNi合金丝/带,在丝/带间夹有银隔离层。本发明采用内置合金芯丝的方法,在带材的芯部位置引入合金丝。为防止合金元素与超导芯反应,在合金丝与超导粉之间添加纯银隔离层,使材料的屈服强度与未内置合金丝的普通带材相比由5…     

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.     

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的机械性能及改善

PIT法加工的Bi-2223单芯多芯带的机械性能 日本最近在“先进材料和标准凡尔赛计划 (VAMAS)”框架下，由8家研究单位联合，对粉末装管法(PIT)制备的单芯和多芯Bi-2223/Ag带材进行了拉伸试验的循环比对测试。发现单一氧化物(Bi-2223)芯的带材拉伸曲线可分三个阶段：首先是非常窄的弹性阶段；然后进入第二阶段，此时应力-应变曲线斜率逐渐减小；最后出现宏观屈服和弹性变形阶段，此时能看到多重开裂现象。在施力过程中同时记录电压变化，发现第二阶段开始就出现电压，到第三阶段电压迅速增加，与微裂纹生成和氧化物层宏观断裂相对应。…     

银镁合金包套Bi-2223带的性能

因为Bi-2223材料是脆性陶瓷，故实用带材需要覆上金属蒙皮，为超导体提供机械、电性和低温稳定性，一般可采用纯银作包套材料，在漫长的热处理工艺后抗拉强度十分低，据报道退火后纯银的屈服强度为40MPa~ 80MPa，极限抗拉强度为125MPa~175MPa，这种HTS带在机械上则是不够坚固的，不能承受加工制造及装置运行时会遇到的拉伸弯曲应力，从而使带的临界电流Ic迅速下降。当然纯银的强度可通过添加合金元素进行固溶强化和氧化物弥散强化(ODS)，ODS机理建立于细小弥散的氧化物粒子，镁在银中的固溶度有限，银镁合金在氧化气氛中加热很易氧…     

热处理初期的BSCCO带材中非晶相TEM研究

通过透射电镜(TEM)观察经不同时间热处理的BSCCO带材淬火样品,研究了影响液相形成的两个微观过程:一个微观过程是在热处理初期,含铅相Ca2PbO4与Bi-2212相作用溶解进入液相,这一过程符合液相生成的机制;另一个微观过程是包套材料Ag有助于液相形成,少量Ag经液相扩散进入陶瓷芯内部,并沉淀析出。在陶瓷芯内部少量析出的Ag周围的Bi-2223相晶粒内含有较多面缺陷,这样的缺陷在若干纳米量级,有利于Bi-2223的磁通钉扎作用,被认为对提高带材的Jc有帮助。本文的透射电镜观察结果支持Ca2PbO4和Ag对于在合成Bi-2223的反应中生成液相形成有利的观点。     

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。     

（Bi，Pb）-2223相分解-再形成过程中超导相的演变

研究了低氧分压气氛中，不同熔化处理温度下单芯银包套带材（Bi，Pb）-2223（以下称Bi-2223）芯部熔化分解及随后的缓慢冷却阶段，淬火试样中Bi-2223，Bi-2201和Bi-2212相之间的演变关系。结果显示，在Tp=855℃-865℃范围内，随着熔化处理温度（Tp）的升高，淬火带材中Bi-2223相相对含量逐渐减少，而Bi-2201相含量则明显增加。Tp=855℃-860℃时，Bi-2223相发生部分分解，其淬火后的主要产物为Bi-2201，（Sr,Ca）2CuO3（2：1AEC）和（Sr,Ca）14Cu24O41（14：24AEC）。经过随后的缓慢冷却，部分分解的Bi-2223相可以直接从液相中再形成。在所有熔化试样及部分熔化后慢冷所得的试样中均未发现Bi-2212相。当Tp=865℃时，Bi-2223相则全部分解，在同样冷却条件下，其回复过程经历了两个不同的途径，一是少量Bi-2223相直接从液相中生成，二是先从液相中析出Bi-2212相，在随后继续冷却过程中再转变为Bi-2223相。由于Bi-2212转变为Bi-2223所固有的迟缓特性，以致在本实验的冷却条件下，完全分解的Bi-2223相只能部分得到回复。     

Bi（2223）／Ag带材均匀性连续检测

对超导Bi（2223）／Ag带来说，由于包套银和Bi（2223）超导陶瓷粉末间机械性能的明显区别，及加工变形工具中应力应变的不均匀分布，使得复合体的应变过程变得十分复杂，个别芯丝的变形变得不均匀，再加上2223相的片状晶特征和陶瓷芯丝在纽构方面和密度上的区别，使Bi（2223）／Ag带中的传输电流呈不规则分布，最终带子沿长度方向局部临界电流密度地会有差别，影响起导带整体的应用性能．为了改善这种不均匀性，提高其带材性能，人们采用各种手段研究带材的不均匀性，最近斯洛伐克的研究者介绍了他们采用四引线法结合合尔探头陈列组成的可…     

Effect of cooling rate on evolution of superconducting phases during decomposition and recrystallization of (Bi,Pb)-2223 core in Ag-sheathed tape

The reformation of (Bi,Pb)-2223 from the liquid or melt is very important for a melting process of (Bi,Pb)-2223 tape. By combination of quenching experiment with X-ray diffraction (XRD) analysis, the effect of cooling rate on the evolution of three superconducting phases in the (Bi,Pb)-2223 core of Ag-sheathed tape was investigated. The results show that (Bi,Pb)-2223 reformation from the melt seems to experience different routes during slowly cooling at different rates. One is that (Bi,Pb)-2223 phase reformed directly from the melt, and no Bi-2212 participate in this process. The other is that (Bi,Pb)-2223 is converted from the intermediate product, Bi-2212, which formed from the melt during the first cooling stage. Due to the inherent sluggish formation kinetics of (Bi,Pb)-2223 from Bi-2212, only partial (Bi,Pb)-2223 can finally be reformed with the second route.     

超导多芯带材冷压成形的工艺参数研究

在Bi2223/Ag超导多芯带材的制备过程中，采用了冷压成形的加工工艺。介绍了压力、压下速率、摩擦系数等冷压工艺参数对带材临界电流Ic值的影响，本研究所得结果对进一步实现Bi2223/Ag多芯超导带材冷压工艺的优化具有指导作用。     

磁共振成像超导接收线圈品质因数的实验研究

射频接收线圈是磁共振成像系统中的重要部件,主要针对超导接收线圈的品质因数进行实验研究,并给出了测试原理和方法。使用一种双探测线圈法对Bi2223/Ag超导带材制作的接收线圈在室温和液氮温度下的品质因数进行了测试,并与铜制谐振回路的测试结果进行对比分析。结果表明,在77K下超导接收线圈比室温下铜线圈的品质因数高约两倍。这说明使用超导材料制作射频接收线圈,可有效提高谐振回路的品质因数,从而进一步改善磁共振成像系统的信噪比及成像质量。     

Optimisation of Rolling Process for Bi(2223)/Ag Superconducting Tapes by a Statistical Method

Among various HTS (high-temperaturesuperconductor)/metal composites, Bi (2223)/Ag composite has demonstrated to be a veryPromising candidate for large-scale aPPlicationssuch as power cables and magnet coils [1, 2].In the fabrication of high-To superconductingwires or tapes, mechanical deformation is one ofthe most importal processes.In order to achieveoptimal microsthecfore in Ag-sheathed Bi-basedtapes, conditions must be Precisely controlledduring each processing step [3]. Lee et al. [4]…     

装管密度对Bi-2223／Ag超导带材性能的影响

研究了不同装管密度对Bi-2223／Ag带材(19芯)性能的影响。结果表明：采用压棒装管工艺提高了带材芯丝的填充系统，有利于提高带材的工程电流密度；第一次热处理后带材表面的鼓泡明显比松装带材少，有利于提高电流沿长度方向上的均匀性，更适合制备长带。压棒装管带材与松装带材相比，宽展更大，最终热处理后芯丝致密，孔洞少，而且2223相含量高，最终带材的载流性能好于松装带材。     

Application of shock waves for the improvement of current-carrying properties of YBCO(123) and Bi(2223) HTSC tapes in magnetic fields

Shock waves with a leading-edge pressure of ～10¹¹ Pa, which were produced in a plasma focus setup, were used to increase the critical current density in YBCO(123) and Bi(2223) HTSC tapes. It was shown that the effect of chemically inactive high-temperature high-density plasma on the HTSC tapes leads to an irreversible increase in the critical current in high magnetic fields. The improvement of the current-carrying properties of the YBCO(123) HTSC tape is confirmed also by the results of scanning Hall magnetometry at 77 K. In particular, in a field of 8 T applied perpendicular to the c axis (H ⊥ c), the increase in the critical current after shock-wave treatment is ～60%. In the case of the Bi(2223) tape, the critical current in a zero field in the sample portion subjected to shock-wave action was found to be twice as high as that in the untreated portion (100 and 50 A, respectively). The increase in the critical current can be related to a number of possible structural transformations of the superconducting core. First of all, an increase in the density of current-carrying core, which leads to an increase in weak bonds at grain boundaries, is possible. In this case, the formation of nanosized defects, which are responsible for an increase in the force of pinning of Abrikosov vortices, is also possible.     

散热环境对高温超导带材失超传播速度的影响

对Bi2223/Ag高温超导带材在制冷机环境下的失超传播特性进行测量,主要研究横向散热介质对纵向失超传播速度的影响。在样品带材的两个侧面贴敷不同的散热介质,由热电偶监测样品带在不同传输电流和工作温度时的失超温度轨迹,进而得到超导带材的纵向失超传播速度变化规律。结果表明,超导带材的横向散热环境越好,纵向失超传播速度越慢,通过改善超导体横向散热结构可以大幅提高超导体稳定性。这对超导磁体的饼式线圈设计和高温超导体的稳定性研究有重要意义。     

氧分压分析法鉴定(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox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（Bi,Pb）2Sr2Ca2Cu3Oy,（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。     

TEM Study on the Ag-BSCCO Interface of Silver-sheathed Bi-2223 Superconducting Tape

ＴＥＭＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＡｇＢＳＣＣＯＩｎｔｅｒｆａｃｅｏｆＳｉｌｖｅｒｓｈｅａｔｈｅｄＢｉ２２２３ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＴａｐｅＷａｎｇＪｉｎｇ，ＬｉｕＡｎｓｈｅｎｇ，ＷａｎｇＸｉａｏｈｕａ，ＺｈｏｕＹｉｒｕ（王敬）（刘安生）（王晓...     

Bi系高温超导体中非公度调制结构相的空间群测定

采用会聚束电子衍射 (CBED) 对Bi--2212相和Bi--2223相中具有非公度调制结构的超胞结构进行了测定. 测定结果表明: 具有 A型调制结构Bi--2212相超胞的点群是2mm, 空间群是I2mm; 具有B型调制结构Bi--2223相超胞的点群是mmm, 空间群是Ibmm. 结合实验结果讨论了摇摆曲线对CBED图对称性的影响, 并指出: 采用CBED测定晶体结构的对称性时, 应以高阶Laue线为依据, 而不应依 靠0层盘内摇摆曲线的对称性. CBED图模拟结果表明: Bi--2212相CBED图显示的是调制结构超胞的对称性, 而不是亚胞的对称性.