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挤压工艺制备MgB_2超导线材及其性能研究

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稀有金属 2017年第4期41卷 445-448页

作者：王大友单迪闫果王庆阳冯勇张平祥西部超导材料科技股份有限公司超导材料制备国家工程实验室陕西西安710018 西安理工大学印刷包装与数字媒体学院陕西西安710048 西北有色金属研究院超导材料研究所陕西西安710016

采用粉末装管法(PIT)已经可以制备出千米量级MgB_2超导长线,但依然没有完全满足应用需求,如何继续提高线材的单根长度仍然是MgB_2超导材料研究领域的一个重要方向。在传统的原位PIT法制备MgB_2超导线材的过程中,引入挤压工艺对其进行加... 详细信息

采用粉末装管法(PIT)已经可以制备出千米量级MgB_2超导长线,但依然没有完全满足应用需求,如何继续提高线材的单根长度仍然是MgB_2超导材料研究领域的一个重要方向。在传统的原位PIT法制备MgB_2超导线材的过程中,引入挤压工艺对其进行加工处理。分别用Cu和Cu-Nb作为中心增强材料,组装两个37芯MgB_2包套,通过挤压、拉拔工艺对其进行加工处理。采用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对线材截面和断口的微观形貌进行分析,采用1μV·cm^(-1)的电压判据和标准四引线法测量样品在4.2 K下的I_c-B曲线,得出样品在该温度下的J_c-B曲线,I_c为临界电流,B为磁场强度,J_c为临界电流密度。结果发现挤压过程所有组元变形基本同步,挤压工艺有效地增加了芯丝致密度。制备的直径3.0 mm Cu芯线材在4 T,4.2 K下J_c达到2.48×10~4A·cm^(-2);Cu-Nb芯线材在4 T,4.2 K下J_c达到1.59×10~4A·cm^(-2)。采用挤压工艺加工MgB_2复合包套的途径是可行的,但挤压过程中复合体一次变形量超过90%,目前采用的导体结构需要进一步优化,将有助于提高所制备线材的长度和性能。

关键词： MgB2 挤压制备技术超导线材

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IMD-MgB2超导线材的研究进展

低温物理学报 2022年第2期44卷 108-115页

作者：何龙军杨芳王庆阳雷黎冯建情李成山西安理工大学材料科学与工程学院西北有色金属研究院

中心镁扩散技术(IMD)自2003年被Giunchi等人首创以来，国内外学者系统地揭示了Mg与B反应机制，MgB2烧结成相过程及掺杂物的影响；IMD-MgB2线材具有致密的MgB2层，Je远高于同等条件下传统PIT法制备的线材.目前IMD-MgB2百米级线材已被成... 详细信息

中心镁扩散技术(IMD)自2003年被Giunchi等人首创以来，国内外学者系统地揭示了Mg与B反应机制，MgB2烧结成相过程及掺杂物的影响；IMD-MgB2线材具有致密的MgB2层，Je远高于同等条件下传统PIT法制备的线材.目前IMD-MgB2百米级线材已被成功制备，为IMD-MgB2超导线材的生产应用奠定了基础.本文首先简要介绍了IMD-MgB2超导线材的发展历程，其次讨论了对线材超导性能影响的相关因素，包括B粉和C掺杂、有效的MgB2层密度、晶粒尺寸、粉末填充系数、线材直径、热处理条件及线材的交流损耗，最后简述了IMD-MgB2超导线材目前存在的技术难题及未来的工作重心.

关键词： MgB2超导体 IMD 超导线材研究进展

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高场磁体用Nb_3Al超导线材研究进展

中国材料进展 2015年第1期34卷 64-72,78页

作者：崔利军张平祥潘熙锋闫果齐铭王大友刘向宏冯勇白质明西部超导材料科技股份有限公司超导材料制备国家工程实验室陕西西安710018 西北有色金属研究院陕西西安710016 东北大学辽宁沈阳110004

Nb3Al超导体的超导转变温度(Tc)和上临界磁场(Hc2)与Nb3Sn类似,但具有更好的应力应变容许特性和高场临界电流密度(Jc)。因此,被认为是下一代高场磁体应用的理想材料。目前国际上报道的Nb3Al超导线材单根长度可以达到2.6 km;在4.2 K和15 ... 详细信息

Nb3Al超导体的超导转变温度(Tc)和上临界磁场(Hc2)与Nb3Sn类似,但具有更好的应力应变容许特性和高场临界电流密度(Jc)。因此,被认为是下一代高场磁体应用的理想材料。目前国际上报道的Nb3Al超导线材单根长度可以达到2.6 km;在4.2 K和15 T条件下,Jc达到1 000 A/mm2;但是由于制备工艺的复杂性,目前仍然无法实现大规模工业化应用。首先阐述了Nb3Al超导材料的基本特性,如Nb/Al扩散间距小、二者硬度匹配性小和低温热处理导致Al含量偏离化学计量比等,以及由此带来的材料加工和热处理方面的难点;系统介绍了近年来针对Nb3Al超导长线性能提升,在前驱体制备工艺、热处理工艺和表面覆Cu工艺方面的研究进展,并对不同的工艺进行了比较分析,重点讨论了线材制备过程中存在的关键性难点问题;最后,对Nb3Al超导材料的发展趋势进行了展望。

关键词： Nb3Al 超导线材制备工艺超导性能高场磁体

TiB_2掺杂MgB_2超导线材临界电流密度和显微结构研究

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低温与超导 2005年第2期33卷 1-3页

作者：许红亮冯勇徐政曹烈兆李晓光同济大学材料科学与工程学院上海200092 西北有色金属研究院西安710016 中国科学技术大学物理系合肥230026 中国科学技术大学材料科学与工程系合肥230026

以低碳钢管为包套材料,采用原位粉末套管法制备出5mol%TiB2掺杂的MgB2超导线材。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析和标准的直流四电极电阻法分别测试了线材的物相组成、显微结构、化学组成和临界电流密度(Jc)。结果显示,TiB2掺... 详细信息

以低碳钢管为包套材料,采用原位粉末套管法制备出5mol%TiB2掺杂的MgB2超导线材。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析和标准的直流四电极电阻法分别测试了线材的物相组成、显微结构、化学组成和临界电流密度(Jc)。结果显示,TiB2掺杂能够提高MgB2线材的Jc,使其达到了9960A/cm2(6K,4.5T)和1110A/cm2(6K,7T),比未掺杂线材分别提高了14%和26%。TiB2掺杂引起的MgB2晶粒减小,晶界面积增加和晶粒连结性改善,是Jc提高的主要原因。在未掺杂MgB2线材中还发现了微裂纹、MgO晶须等不利于超导性能的特殊显微结构。

关键词：临界电流密度 MgB2 TiB2 超导线材掺杂结构研究显微结构 X射线衍射 MgO晶须低碳钢管扫描电子物相组成能谱分析化学组成超导性能电阻法四电极晶粒材料原位

分步反应法制备SiC掺杂MgB_2超导线材的研究

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材料导报 2010年第14期24卷 5-7页

作者：单迪熊晓梅刘国庆焦高峰闫果周廉西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 西北有色金属研究院西安710016

以干燥的B粉和Mg粉为原料,采用分步反应法制备了SiC(40～45μm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了在650℃热处理温度下不同掺杂量对所制备样品的相组成、微观结构的影响。采用标准四引线法测... 详细信息

以干燥的B粉和Mg粉为原料,采用分步反应法制备了SiC(40～45μm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了在650℃热处理温度下不同掺杂量对所制备样品的相组成、微观结构的影响。采用标准四引线法测定了样品的电阻温度曲线,结果表明,当该工艺第二步热处理温度为650℃时,反应不完全,应适当升高温度;同时高SiC掺杂量有利于在MgB2线材中引入更多B位C掺杂,表现为Tc略有降低,从而提高了其磁通钉扎特性。

关键词： MgB2 超导线材 SiC掺杂微观结构超导电性

热处理温度对MgB2 超导线材临界电流密度及磁通钉扎的影响

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低温物理学报 2003年第S1期25卷 330-333页

作者：闫果冯勇刘春芳郗卫吴怡芳付宝全纪平吴晓祖周廉东北大学材料与冶金学院西北有色金属研究院超导所西北有色金属研究院超导所沈阳110004 西安710016

将化学计量比为 1∶2的Mg粉和B粉直接装管 ,采用原位粉末套管 (PIT)技术制备了MgB2 /Fe线材 ,在四个温度条件下 (650℃ ,750℃ ,850℃ ,950℃ )进行了热处理 .采用四引线法测量了不同温度和磁场下线材的临界电流密度 (Jc) ,分析了热处... 详细信息

将化学计量比为 1∶2的Mg粉和B粉直接装管 ,采用原位粉末套管 (PIT)技术制备了MgB2 /Fe线材 ,在四个温度条件下 (650℃ ,750℃ ,850℃ ,950℃ )进行了热处理 .采用四引线法测量了不同温度和磁场下线材的临界电流密度 (Jc) ,分析了热处理温度对磁通钉扎的影响 ,采用扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)研究了线材中MgB2 超导相的微观结构 .结果表明 :热处理温度对MgB2 /Fe线材的Jc 和磁通钉扎特性有显著影响 ,最佳热处理温度应为 750℃ .

关键词：热处理温度磁通钉扎超导线材临界电流密度 MgB2

YBa_2Cu_3O_(7～6)超导线材工艺参数对临界电流密度的影响的初步研究

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仪表材料 1990年第2期21卷 84-90页

作者：许建华欧阳明唐祥云固体表面材料研究所重庆仪表材料研究所清华大学材料系

用拉拔法制备了 Ag-YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合超导线材。由于采用了特殊的工艺,使线材在空气中烧结并冷却即可成为超导线.改变热处理工艺参数(烧结参数 T_s、f_s 及冷却参数 r_c、Po_2等),对线材在液氮中临界电流密度随其变化的规律性进行... 详细信息

用拉拔法制备了 Ag-YBa_2Cu_3O_(7-δ)复合超导线材。由于采用了特殊的工艺,使线材在空气中烧结并冷却即可成为超导线.改变热处理工艺参数(烧结参数 T_s、f_s 及冷却参数 r_c、Po_2等),对线材在液氮中临界电流密度随其变化的规律性进行了初步探索,讨论了线材 J_c 性能优化的关键因素。

关键词：超导线材临界电流密度工艺参数

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超导线材加工中的铌钛间扩散

稀有金属快报 2003年第7期22卷 19-20页

作者：汪京荣

由于超导基体中存在第二相,使Nb-Ti超导材料达到了很高的电流密度,根据超导电性理论,该第二相用作磁通钉扎中心,起钉扎磁通的作用.在正常区里磁通线呈圆柱状,在存在外磁场情况下,磁通线会穿透超导相,磁通线如果没有钉扎作用,就会运动,... 详细信息

由于超导基体中存在第二相,使Nb-Ti超导材料达到了很高的电流密度,根据超导电性理论,该第二相用作磁通钉扎中心,起钉扎磁通的作用.在正常区里磁通线呈圆柱状,在存在外磁场情况下,磁通线会穿透超导相,磁通线如果没有钉扎作用,就会运动,导致热逸散使超导材料的临界电流减小.Nb-47%Ti(质量分数)商品超导材料,可通过不同的加工路线,引入第二相.

关键词：超导线材加工铌钛扩散第二相磁通钉扎

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超导线材电子束焊高压直流电源的研究

中国设备工程 2018年第15期 186-188页

作者：张嘉王珑方向明王锦群贾庆功西部超导材料科技股份有限公司陕西西安710018

Nb Ti/Cu超导线材是应用最广泛和用量最大的超导材料,其加工复杂,需要经过相当多的加工道次及漫长的加工周期和严格的工艺控制,普通的氩弧焊在超导线的制备中不被允许,真空电子束焊接在焊接过程中不使用焊条,保证了焊接过程不带来其它... 详细信息

Nb Ti/Cu超导线材是应用最广泛和用量最大的超导材料,其加工复杂,需要经过相当多的加工道次及漫长的加工周期和严格的工艺控制,普通的氩弧焊在超导线的制备中不被允许,真空电子束焊接在焊接过程中不使用焊条,保证了焊接过程不带来其它的杂质,真空的环境也保障了物料不被氧化,同时工艺的重复稳定性好,且在焊接过程中热变形量小的优点被应用到超导线材无氧铜包套封焊的过程中,高压电源对于真空电子束焊接设备的稳定性具有至关重要的作用,其性能优劣与电子束焊接工艺和焊接质量息息相关。本文概述电子束焊高压直流电源的组成,介绍其工作原理,讨论了高压直流电源实现纹波系数、稳定度及打火快速自恢复的关键技术要点,实验及现场运行表明,电源能较好满足电子束焊设备的要求。

关键词：超导线材高压焊接