高温超导体的磁化与磁滞损耗

利用三种临界态模型(Bean模型、Kim模型和指数模型),采用比较简单的方法,以Bi2223高温超导体为例,给出了平板状超导体的初始磁化曲线和磁滞回线的解析表达式.对不同温度和磁场下的磁化强度进行了编程计算,对计算结果进行讨论.利用推导的公式,讨论了温度和外加磁场对高温超导体的磁滞损耗的影响. 关键词： 磁滞损耗 磁通钉扎 高温超导体 临界态模型     

超导线的表面区域处理提高其磁场下的输运能力

对超导体在外磁场中的特性进行了归纳,外磁场在超导体中有磁场穿透深度限制,超导体表面有超导壁垒效应和表面钉扎作用,造成了外磁场在超导线表层密度最大而芯部没有磁通穿过.表面钉扎和壁垒效应存在的竞争主要集中在表面刺入超导体的柱形空穴.为了提高超导线在外电场中的输运能力,在制备上常用提高钉扎性能,而这也有阻碍电流的作用,对超导线芯部区域没有提高钉扎作用的必要,反而因为它有害于电流传输.根据这些理论尝试设计出多层结构的超导线,内芯是致密的净超导体晶体结构,外面是与磁场穿透深度厚度相同的一层掺杂、取代等作用提高钉扎性能的外场渗透层,在超导材料表面与包套材料之间是纳米修饰或者其他手段提高表面钉扎能力的连接层,减少连接层的垂直超导线的柱形纳米空穴可提高壁垒效应.这种结构因为减少了常规制备中不考虑内部没有磁通而仍然有钉扎处理材料对载流子的散射作用,这种结构使超导线的输运能力得到了一定提高.     

高T_c超导体YBCO磁通钉扎的计算机模拟研究

临界电流密度Jc是影响高温超导体在强电领域应用的一个重要参数,在实际应用中,特别在外加磁场下,临界电流密度与超导材料的磁通钉扎性质密切相关.因此,磁通钉扎一直是高温超导体研究中的一个重要领域.由于高温超导体磁通钉扎力密度Fp的标度律存在,本文根据D.Dew-Hughes总结的钉扎力函数,主要存在两种主要作用类型(正常相和△K).我们将D.Dew-HugBes给出的钉扎力密度Fp标度函数改进为一个简化的具有物理意义的函数表达式.结合文献中已有的实验数据,我们对YBcO进行了计算机模拟,确定了它的磁通钉扎类型,模拟的研究结果与实际情况比较吻合.     

烧结Bi(Pb)SrCaCuO大块超导体的磁通蠕动

实验研究了 Bi(Pb)SrCaCuO 大块超导体在77.3K 下,50—2000Oe 磁场范围的磁通蠕动速率以及在150Oe、300Oe 磁场下磁通蠕动速率与温度的关系.并估算了它的磁通钉扎势,在77.3K 下,磁通钉扎势符合 U_o∝H~(-α)关系,且在50—800Oe 磁场范围α=0.87;在800—2000Oe 磁场范围α=0.28;在一定磁场下,液氮温度以上磁通钉扎势 U_o 随温度的升高而减小.     

高温超导体的“尖峰效应”

文章介绍了高温超导体中的“尖峰效应”,即临界电流随着磁场增加反而升高的反常现象。在很多超导体中,包括常规超导体和高温超导体,都存在着“尖峰效应”,这说明“尖峰效应”反映了磁通晶格的普遍性质,“尖峰效应”中钉扎以及温度密切相关,并且由于钉扎和势激活效应的相互作用,其表现非常复杂,目前对尖峰效应的主要理论解释是基于尖峰效应对应着从低场下的布拉格玻璃态到高场下的磁通玻璃态的相变,该理论和最近的很多实验结果符合得很好。文章最后对仍然存在析大量问题进行了介绍,例如尖峰附近的历史效应和 稳态以及磁通相图上的临界点。     

指数模型下长圆柱超导体内应力分布(英文)北大核心CSCD

本文研究了长圆柱高温超导体基于指数临界态模型,外部磁场B_a与无量纲参数p对磁通钉扎诱导的应力分布在零场冷却与场冷却的磁化过程中的影响.利用平面应变方法,得出长圆柱超导体在磁化过程中的环向与径向应力分布表达式.结果表明,B_a与p对应力分布的影响是依赖于磁化过程.通过对比指数临界态模型与Kim模型,应力分布是比较相似的,但应力峰值与转变区域是不同的,这说明了在分析实际磁弹问题时,指数模型可能更接近于实际情况.本文基于指数模型分析长圆柱超导体的应力分布对超导体磁弹问题的研究有一定的指导作用.     

指数模型下长圆柱超导体内应力分布（英文）

本文研究了长圆柱高温超导体基于指数临界态模型,外部磁场B_a与无量纲参数p对磁通钉扎诱导的应力分布在零场冷却与场冷却的磁化过程中的影响.利用平面应变方法,得出长圆柱超导体在磁化过程中的环向与径向应力分布表达式.结果表明,B_a与p对应力分布的影响是依赖于磁化过程.通过对比指数临界态模型与Kim模型,应力分布是比较相似的,但应力峰值与转变区域是不同的,这说明了在分析实际磁弹问题时,指数模型可能更接近于实际情况.本文基于指数模型分析长圆柱超导体的应力分布对超导体磁弹问题的研究有一定的指导作用.     

高温超导体混合态的钉扎力与标度律

基于推广的磁通热激发模型，我们提出了评估超导体中钉轧力的一个新方法，该方法用于一个统一的形式表达了温度，磁场以及电流密度对作用于磁通线上钉的扎力的影响，它解释了超导体混合态的电阻行为，并很好地拟合了Ｂｉ－２２２３外延膜钉扎力的标度行为。     

临界电流密度对圆柱状超导体力学特性的影响

高温超导体具有较高的临界温度、高载流能力和低能耗特性,在电力领域得到了广泛的应用,其在通有承载电流情况下的力学特性得到了广泛的关注.研究了承载电流情形下圆柱状超导结构内的磁通钉扎力学响应.考虑临界电流密度沿径向非均匀分布,基于临界态Bean模型,获得了圆柱状超导结构内的感应磁场及电流的分布规律.结合平面应变方法,给出了结构内磁通钉扎力、应力及磁致伸缩的解析表达式.结果表明:临界电流密度非均匀分布时,超导结构内的应力变化趋势与均匀分布时一致,然而临界电流密度的非均匀分布将导致超导结构内的应力和磁致伸缩的极值增大,并引起结构内局部径向应力大小发生改变以及环向应力分布不连续.本研究表明临界电流密度非均匀性对超导结构力学性能的影响是显著的,可为超导体的设计和实际应用提供参考依据.     

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。