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核聚变用内Sn法Nb3Sn股线的制备与性能

唐先德 , 李春广 , 武玉 , 李昆 , 闫果 , 杨明 , 周廉 , 张平祥 , 冯勇 , 卢亚锋 , 翁佩德

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.102

采用内Sn法工艺研究了ITER用Nb3Sn股线的制备与性能.我们已成功的研究出了批量生产股线的制备技术,股线具有优异的特性.股线非Cu区的临界电流密度Jcn在12T、4.2K、0.1μV/cm判据下达到1087A/mm2;在±3T的磁场变化范围,磁滞损耗为540 kJ/m3(4.2K);股线的n值在12T、4.2K下为20.此外我们也研究了Nb3Sn层的显微结构和Nb/Sn比.

关键词: 内Sn法Nb3Sn , 股线制备 , 特性 , 显微结构

不锈钢纤维可纺性能研究现状

奚正平 , 张健 , 王克光 , 唐先德 , 吴全兴 , 杨延安 , 白文峰 , 王鑫

稀有金属材料与工程

采用集束拉拔法生产的不锈钢纤维,既具有金属体材料耐高温、耐腐蚀性能,还具有纺织纤维的柔软性和可纺性.已广泛用作无纺织物和混纺织物的原料.本文对不锈钢纤维和传统纺织纤维的物理性能进行研究比较,认为不锈钢纤维与化学纤维和天然纤维在密度、伸长率、回弹性、抗弯曲性能、卷曲度、表面摩擦系数等方面存在一定差异,影响了无纺织物产品质量.因此,研究不锈钢纤维的可纺性能,是金属材料科学与纺织技术的交叉学科.

关键词: 不锈钢纤维 , 物理性能 , 可纺性 , 质量

内锡法Nb3Sn超导线材的A15相成相动力学研究

张超武 , 周廉 , 唐先德 , 张平祥 , 卢亚峰

低温物理学报

为研究Nb3Sn超导材料的A15相成相动力学,设计并制备了四组单组元内锡法(MEIT)超导线.这四组MEIT导线设计了不同的Sn/Cu比,并在一组导线中合金化掺杂了1at%Zr,,所有导线样品先经历210℃/50hr+340℃/25kr的Cu-Sn合金化热处理,然后进行A15相成相热处理.选择四种反应温度:650℃,675℃,700℃和725℃,以研究成相热处理温度和时间的影响.用SEM技术测定所有热处理样品的A15相层厚,然后对不同温度下的热处理时间作图,并进行非线性拟合.所得结果表明四种因素促进了A15相的增长:增加反应温度,延长反应时间,增大Sn/Cu比率和合金化掺杂zr;内锡法Nb,sn超导线材的成相动力学服从Yn=K(T)t变化关系,A15相生长指数n值受热处理温度和Zr掺杂的影响.

关键词: Nb3Sn超导线 , 单组元内锡法(MEIT) , Sn/Cu比 , zr合金化掺杂 , A15相成相动力学

采用中子衍射研究内锡法Nb3Sn的相形成

张超武 , 周廉 , 唐先德 , 张平祥 , 卢亚峰

稀有金属材料与工程

选取2种ITER用内锡法Nb3Sn复合超导线,采用原位中子衍射测量技术检测超导相的形成过程,通过添加第3种元素研究合金化Sn芯和合金化Nb芯对超导相形成过程及超导线超导性能的影响.结果表明:合金化Sn芯比合金化Nb芯丝有利于提高超导性能;少量添加第3种元素Ti与Sn形成合金能显著促进Sn的扩散和A15相的形成,并且能有效抑制Nb3Sn晶粒的生长,因此增加了晶界面积和钉扎力,增强了超导特性,提高了非铜区临界电流密度Jcn.

关键词: Nb3Sn超导线 , 内锡法 , 中子衍射

ITER用内锡法Nb3Sn超导线材的不可逆温度研究

张超武 , 周廉 , 唐先德 , 张平祥 , 卢亚峰

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2006.04.002

本文采用超导量子干涉仪(SQUID)测定了一种国际热核聚变实验堆(ITER)项目用内锡法Nb3Sn超导线材的不可逆温度,测量方法是在恒定磁场下循环温度,即将温度以一定间隔从10K上升到20K,然后再返回到10K,测定磁矩的偏离温度. 所得结果可用于从生成最佳Nb-Sn相组成方面来优化A15相成相热处理制度. 本研究得出的结论是,对于像ITER使用的高场磁体超导线来说,鉴于其需要在较高磁场下有高的临界电流密度,就需要将超导线的热处理温度适当提高一些. 本实验所用Nb3Sn超导线材的最适宜热处理制度为:675°C/128小时,这样可以得到最佳不可逆温度特性,即最佳的A15相组成.

关键词: Nb3Sn超导线材 , 不可逆温度 , ITER工程 , 内锡法

高性能内锡法Nb_3Sn超导股线生产用Sn-Ti合金的研制

李春广 , 李金山 , 张平祥 , 肖成举 , 管军强 , 唐先德

低温物理学报

高性能内锡法Nb_3Sn超导股线可用于国际热核聚变反应堆(ITER)磁体,股线加工过程中的断线问题是股线制备的关键技术之一,在股线的Sn组元中添加适量的Ti不但能够提高Sn的强度利于股线的长线加工;同时Ti元素的添加还可以提高热处理中Nb_3Sn的成相速度,降低晶粒尺寸,提高股线的电磁特性.本文介绍了满足Nb_3Sn超导股线制备要求的Sn-Ti合金的制备技术,分析了不同浇铸温度对铸锭的影响,对比了加工中Sn-Ti合金的微观组织变化,为我们制备满足ITER要求的Nb_3Sn超导股线提供了重要的保障.

关键词: Sn-Ti合金 , TiSn颗粒 , Nb_3 , Sn股线

磁体用Nb3Sn超导体研究进展

梁明 , 张平祥 , 卢亚锋 , 李金山 , 李成山 , 唐先德

材料导报

Nb3Sn是典型的低温超导材料,主要应用于高能物理(HEP)和热核聚变(ITER)以及高场核磁共振(NMR)等磁体领域.Nb3Sn材料在2K时的上临界场Hc2达到30T,为其在高场磁体的应用提供了契机.综述了Nb3Sn的发展现状与研究成果,以及近年来其制备工艺的改进和存在的问题.

关键词: Nb3Sn , HEP , ITER , 超导特性 , 制备工艺

应变对Nb3Sn多芯股线载流能力的影响

梁明 , 张平祥 , 唐先德 , 李金山 , 卢亚锋 , 周廉

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.02.017

采用Pacman弹簧装置测量了4.2 K,12 T条件下Nb3Sn多芯股线的Ic-ε特征曲线.材料轴向应变变化范围在-0.9%-+0.6%.通过偏量比例模型模拟了材料临界电流Ic随应变状态的变化规律.研究了轴向应变条件下超导材料载流能力(Ic)的衰退和Ig V-lg I曲线斜率n值的变化,通过临界电流随轴向应变的变化规律比较了不同制备工艺Nb3Sn股线的轴向应变敏感性.

关键词: Nb3Sn , 内锡法 , 轴向应变 , 偏量比例模型

内锡法Nb3Sn超导线A15相组成及Tc的特征研究

张超武 , 周廉 , 唐先德

低温物理学报

设计并制备四组不同组成的内锡法Nb3Sn单组元线和两组不同结构设计的多芯线.先将所有样品进行210℃/50hr+340℃/25hr的Cu-Sn合金化热处理,接着进行A15相成相热处理.四组单组元线的成相热处理程序是在675oC,700oC和725℃三种温度下热处理100小时和200小时;而两组多芯线的成相热处理程序是在675℃,675℃,700℃和725℃四种温度下热处理128小时和200小时.将所有热处理样品采用X-射线EDS进行A15相组成分布测定,采用SQUID磁化法测定临界温度Tc.所得结果表明,经过足够热处理时间后各种内锡法Nb3Sn超导线的最终A15相组成和Tc与热处理温度、导线复合体组成和结构设计以及第三元素的合金化掺杂无关,而是由这种扩散与固相反应的机制本质所决定的.

关键词: 内锡法Nb3Sn超导线 , A15相组成 , 成相热处理 , 复合体组成与结构设计 , 第三元素掺杂

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