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122体系铁基超导单晶的制备及其化学掺杂研究进展

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材料研究学报 2024年第5期38卷 321-329页

作者：余启航杨芳刘吉星贺一轩张胜楠闫果张平祥西北工业大学超导材料与应用技术研究院西安710072 西北有色金属研究院西安710016 西安聚能医工科技有限公司西安710028

制备铁基超导体122体系的高质量、大尺寸单晶较为容易,对于研究铁基超导机理有重要的意义。122铁砷超导体母相没有超导性,进行化学掺杂在体系中引入电子、空穴或加化学压力,可诱导出超导性。本文总结了助熔剂法、布里奇曼法和光学浮区... 详细信息

制备铁基超导体122体系的高质量、大尺寸单晶较为容易,对于研究铁基超导机理有重要的意义。122铁砷超导体母相没有超导性,进行化学掺杂在体系中引入电子、空穴或加化学压力,可诱导出超导性。本文总结了助熔剂法、布里奇曼法和光学浮区法等几种122体系铁基超导单晶的制备方法,并介绍了相关方法和研究进展。本文还概述了电子掺杂、空穴掺杂、等价掺杂等几种122铁砷超导体的化学掺杂以及相关研究进展。

关键词：评述铁基超导体单晶制备方法化学掺杂

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Bi-2223超导带材力学增强研究进展

中国材料进展 2024年

作者：毕雁鸿姜浪杨芳张胜楠闫果张平祥西北工业大学超导材料与应用技术研究院西北有色金属研究院超导材料研究所西安聚能医工科技有限公司

Bi2Sr2Ca2Cu3Ox（Bi-2223）超导材料具有高临界转变温度和高上临界场，由其制备的Bi-2223带材具有较高的载流性能，因而在电工领域的应用中具有明确的优势。然而，Bi-2223带材在超导电缆、磁体等使用过程中所受洛伦兹力和热应力会对超... 详细信息

Bi2Sr2Ca2Cu3Ox（Bi-2223）超导材料具有高临界转变温度和高上临界场，由其制备的Bi-2223带材具有较高的载流性能，因而在电工领域的应用中具有明确的优势。然而，Bi-2223带材在超导电缆、磁体等使用过程中所受洛伦兹力和热应力会对超导芯丝造成损伤，使带材的载流性能降低。在实际应用中需要对Bi-2223带材进行力学增强，以保证Bi-2223带材的使用性能。简述了Bi-2223带材的常用力学增强方法，包括包套合金增强和层压增强，还介绍了常用的银合金包套和层压加强材料，阐述了银合金包套增强作用和层压增强中残余应变对Bi-2223带材增强的作用。

关键词： Bi-2223带材临界电流密度银合金包套层压增强残余应变

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11体系铁基超导材料实用化研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 2059-2066页

作者：晏晨杨芳刘吉星贺一轩张胜楠王大友闫果张平祥西北工业大学超导材料与应用技术研究院陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016 西安聚能医工科技有限公司陕西西安710028

自被发现以来,铁基超导体因其较高的临界电流密度、较低的各向异性以及极高的上临界磁场而受到科学家们的广泛关注,具有极好的应用前景,同时也是研究高温超导机制的重要抓手。“11”体系作为结构最简单的铁基超导材料,其不含有毒元素As... 详细信息

自被发现以来,铁基超导体因其较高的临界电流密度、较低的各向异性以及极高的上临界磁场而受到科学家们的广泛关注,具有极好的应用前景,同时也是研究高温超导机制的重要抓手。“11”体系作为结构最简单的铁基超导材料,其不含有毒元素As以及对掺杂敏感等特点使其成为领域内的研究热点。本文从线带材、涂层导体和薄膜2个角度综述了“11”体系铁基超导材料实用化的研究进展。

关键词：铁基超导线带材薄膜材料

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一种高强钛合金疲劳裂纹扩展行为

航空材料学报 2024年第2期44卷 176-183页

作者：王欢辛社伟郭萍强菲张磊乔忠立赵永庆西北有色金属研究院西安710016

高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研... 详细信息

高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研究拉伸及疲劳裂纹扩展行为,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察组织和断口,揭示高强钛合金Paris及失稳扩展区的疲劳裂纹扩展机制。结果表明:三种组织试样的抗拉强度均在1200 MPa以上,且整个裂纹扩展阶段均表现出优异的疲劳裂纹扩展抗力;细网篮组织疲劳裂纹扩展抗力最高,等轴组织疲劳裂纹扩展抗力最低;Paris区及失稳扩展区疲劳裂纹主要以穿过初生α相和沿着初生α相两种方式进行扩展,裂纹扩展方式与α相的晶体学取向密切相关,裂纹倾向于穿过有利于(1010)锥滑移的α丛域,绕过有利于(1011)柱滑移的α丛域。

关键词： Ti-5321合金细网篮组织断口形貌疲劳裂纹扩展机制

Mo-Nb-W单晶微纳米力学性能的各向异性与应变速率响应特征

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稀有金属材料与工程 2024年第10期53卷 2897-2905页

作者：殷涛王宝剑胡忠武张伟伟白伟任广鹏郭林江刘燕张文李建峰西北有色金属研究院

Mo基单晶是深空探测舰船核动力发电元件的关键材料，优化合金成分制备性能优异的单晶材料是提高核电源发电效率和服役寿命的重要途径。本研究采用电子束悬浮区域熔炼方法制备了新型Mo-Nb-W单晶，利用纳米压痕技术研究了不同取向晶面的... 详细信息

Mo基单晶是深空探测舰船核动力发电元件的关键材料，优化合金成分制备性能优异的单晶材料是提高核电源发电效率和服役寿命的重要途径。本研究采用电子束悬浮区域熔炼方法制备了新型Mo-Nb-W单晶，利用纳米压痕技术研究了不同取向晶面的硬度（H）、接触刚度（S）和弹性模量（E）随应变速率的变化规律。研究发现，bcc结构Mo-Nb-W单晶（111）晶面的载荷-位移曲线连续光滑变化，且塑性指数较高，表明方向塑性较好，而（110）和（112）晶面的载荷-位移曲线中均出现了位移突变台阶，同时塑性指数较低，表明和方向塑性相对较差。随应变速率增大，3个取向晶面硬度因弛豫时间缩短而增大，而接触刚度和弹性模量有降低趋势。Mo-Nb-W单晶力学性能具有明显的各向异性，其中硬度排序为H（111）>H（110）>H（112），而接触刚度和弹性模量排序为：S（111）>S（112）>S（110）和E（111）>E（112）>E（110）。随压入深度增加，硬度逐渐变小，表现出明显压痕尺寸效应，其中（111）晶面尺寸效应最为明显。

关键词： Mo基单晶纳米压痕各向异性应变速率压痕尺寸效应

美国国家科学技术委员会更新《关键和新兴技术清单》(2024年版)

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中国材料进展 2024年第4期43卷 366-368页

作者：朱宏康(整理) 西北有色金属研究院信息所

2024年2月,美国国家科学技术委员会(NSTC)发布了新一版关键和新兴技术(critical and emerging technologies,CETs)清单。NSTC以美国2020年发布的《关键和新兴技术国家战略》为基础,每两年更新一次关键和新兴技术领域列表及各领域内的具... 详细信息

2024年2月,美国国家科学技术委员会(NSTC)发布了新一版关键和新兴技术(critical and emerging technologies,CETs)清单。NSTC以美国2020年发布的《关键和新兴技术国家战略》为基础,每两年更新一次关键和新兴技术领域列表及各领域内的具体技术清单。跟2022年版本相比,2024年版CETs清单中,“清洁能源发电和存储技术”替代了“可再生能源发电和存储技术”的说法,排名第八.

关键词：技术清单可再生能源发电新兴技术存储技术清洁能源发电 CET

简单退火和多重热处理对激光熔覆成形Ti-5321合金断裂韧性的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 970-977页

作者：刘国政赵永庆贾蔚菊张艳宋硕毛成亮周伟东北大学辽宁沈阳110819 西北有色金属研究院陕西西安710016

为满足航空航天领域对快速制备高强韧复杂钛合金零件的需求,采用激光熔覆成形新型高强韧Ti-5321(Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe)合金,具有成形快、效率高、成形构件性能良好等优势。通过对Ti-5321合金进行简单退火和多重热处理(β相区... 详细信息

为满足航空航天领域对快速制备高强韧复杂钛合金零件的需求,采用激光熔覆成形新型高强韧Ti-5321(Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe)合金,具有成形快、效率高、成形构件性能良好等优势。通过对Ti-5321合金进行简单退火和多重热处理(β相区固熔缓冷加时效,BASCA),揭示了其显微组织的演变规律,并探究不同组织对断裂韧性的影响。结果表明:简单退火后,合金呈细长针片状α交织成的网篮组织,其抗拉伸强度为1102 MPa,断裂韧性为68.1 MPa·m^(1/2)。经BASCA热处理后,细长针片状α相全部转变为粗大的片层α相和超细针状α相,且合金的抗拉伸强度提高至1309 MPa,而断裂韧性降低至45.5 MPa·m^(1/2)。BASCA热处理能够提高合金强度,但会降低合金韧性。这是由于网篮组织中细长的针片状α相能够大大增加裂纹扩展阻力,增大裂纹扩展路径曲折程度,从而提高合金的韧性。而BASCA热处理组织中大片层α相具有一定的方向性,裂纹只有在穿过不同β晶粒的大片层α相时才会发生偏转;且裂纹扩展主要发生在超细针状α相中,而超细针状α相尺寸过于细小,不能阻碍裂纹的发展或使裂纹偏转,因此经BASCA热处理后合金的韧性变差。

关键词：激光熔覆成形 Ti-5321合金多重热处理断裂韧性

射频超导腔用高纯铌板的力学性能与微观组织演变

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中国有色金属学报 2024年第9期34卷 3024-3036页

作者：成佳鹏任军帅高婷宋健西北有色金属研究院稀有金属材料公司西安710016

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术,高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔,其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形,并对其进行热处理,随后测试其力学性能,结... 详细信息

射频超导加速是现代粒子加速器的关键技术,高纯铌板主要用于制造射频超导腔直线加速器用谐振腔,其性能与组织将直接影响射频超导腔的加工难度与腔体质量。本文对高纯铌板进行不同方式轧制变形,并对其进行热处理,随后测试其力学性能,结合高纯铌板的微观组织以及织构与断口形貌分析,研究高纯铌板在不同轧制变形下的力学性能与微观组织演变。结果表明:高纯铌材在轧制变形中,晶面择优由{111}向{100}转动,晶向择优依据变形方式的不同由〈112〉分别转为〈100〉与〈110〉,晶面或晶向的择优转变会影响高纯铌板的再结晶方式产生。在拉应力载荷下,轧制方式可改变高纯铌板的Schmid因子分布与断裂行为;经不同的轧制变形时,高纯铌板可产生微孔聚集型断裂、滑移剪切型断裂及混合型断裂。

关键词：射频超导腔高纯铌力学性能织构断裂行为

模具角度对聚变用Bi-2212线材加工的影响

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发电技术 2024年

作者：焦高峰郝清滨徐晓燕刘国庆刘学谦贾佳林张胜楠西北有色金属研究院

【目的】探讨不同模具角度对聚变用高性能Bi2Sr2CaCu2Ox（Bi-2212）高温超导线材芯丝结构及超导性能的影响。【方法】采用粉末装管法制备了多根Bi-2212线材，并使用半模角分别为3°、7°和14°的合金拉丝模具对这些线材进行加工。实验... 详细信息

【目的】探讨不同模具角度对聚变用高性能Bi2Sr2CaCu2Ox（Bi-2212）高温超导线材芯丝结构及超导性能的影响。【方法】采用粉末装管法制备了多根Bi-2212线材，并使用半模角分别为3°、7°和14°的合金拉丝模具对这些线材进行加工。实验过程中，对线材的微观结构、粉末硬度及超导物理性能进行了系统研究。【结果】采用较小模角加工的线材展现出更高的载流性能，特别是模角为3°的样品，其载流性能是模角为14°样品的1.56倍。大模角（14°）加工的线材出现芯丝断裂和银层破裂现象，导致性能下降，而小模角线材则能保持结构完整性。此外，模具角度的选择对线材的Ag/超导界面光滑度有显著影响，小模角线材的界面光滑度更优，进一步影响了超导芯丝的织构和线材的载流性能。【结论】较小的半模角度有助于保持多芯Bi-2212线材芯丝的结构完整性，并通过改善织构来提高线材的载流性能。这一研究为制备高性能Bi-2212线材提供了重要的工艺指导。

关键词：核聚变高温超导材料 Bi-2212线材模具角度