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采用钙钛矿导电缓冲层提高YBCO涂层导体临界电流密度的可行性研究

李凤华 , 罗清威 , 李英楠 , 樊占国

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2010.03.007

以Ni合金为基底的YBCO涂层导体具有三明治结构,从下至上分别是:Ni合金、缓冲层、YBCO涂层与稳定层.在实用超导薄膜内部,局域超导电流由于晶粒弱连接、缺陷或裂纹等原因突然消失的情况下,一旦能量耗散超过临界值将会导致超导薄膜失超.在典型的YBCO涂层导体结构中,由于缓冲层是绝缘的氧化物,只能通过顶层的Ag或Cu稳定层的分流来实现电流传输方向的调整.如果在YBCO与正常金属基底之间存在连续的导体连接,即缓冲层导电,就可以不需稳定层,减少涂层导体的整体厚度,提高工程临界电流密度JE·如果钙钛矿导电缓冲层均匀无裂纹且足够厚,就可以起到隔离、外延、电流传输三重功效,同时提高JE·采用伞化学溶液法制备了具有(001)择优取向的BaPbO3,La0.5Sr0.5TiO3钙钛矿导电缓冲层与YBCO涂层,对于探索低成本的实用化工艺路线具有重要的实际应用价值.

关键词: YBCO涂层导体 , 导电缓冲层 , 钙钛矿 , 临界电流密度

YBCO涂层导体用Ni5W基带的制备和立方织构的发展

刘春芳 , 卢亚锋 , 郑俊涛 , 刘竞艳 , 于泽民 , 纪平 , 陈绍楷 , 冯勇 , 张平祥 , 吴晓祖 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.064

为了制作能满足YBCO涂层导体(coated conductor)所需要的高强度、低磁性的立方织构基带,本工作用粉末冶金方法制作了Ni-5at%W合金基带.为评估基带中立方织构的发展,用March-Dollase函数对各种热处理样品的择优取向度进行了研究,结果与用X射线极图法和电子背散射衍射法得到的结果基本一致.研究结果表明,在实验中所用的工艺参数范围内,随总加工率和热处理温度的提高,基带中立方织构百分数明显增高.提高总加工率实际增加了冷加工样品中立方织构晶粒或立方核心的数量.实验中得到了较好的和实用的工艺制度,用这种工艺可以制作出具有99%~100%立方织构百分数,并具有很好一致取向度的Ni5W基带.

关键词: YBCO涂层导体 , Ni-5W合金 , 基带 , 立方织构

强磁场辅助TFA-MOD法制备YBCO厚膜的理论分析

王晖 , 黄晖 , 李丙乐 , 王秋良 , 马衍伟 , 严陆光

中国稀土学报

为了实现YBa2Cu3O7-x (YBCO)涂层导体在电力工业中的实际应用,必须有效增加YBCO超导层的厚度.提出一个强磁场辅助TFA-MOD法制备YBCO厚膜的新工艺,并从磁热力学和磁性物理出发理论分析其可行性.沿垂直基底平面方向施加强磁场时,磁场将促进c轴取向YBCO晶核的形成,诱导厚膜中非c轴取向晶核转动到c轴平行磁场取向的位置.另外,取向晶粒间磁性相互作用力使晶粒沿磁场方向定向聚合,有利于获得致密的厚膜.因此,强磁场辅助TFA-MOD法有望制备高临界电流密度的YBCO织构厚膜.

关键词: 高温超导材料 , YBCO涂层导体 , TFA-MOD法 , 强磁场 , 厚膜 , 稀土

用于涂层导体的Ag/立方织构Cu复合基带的制备

李凤华 , 庞雪 , 罗清威 , 李英楠 , 王威 , 冉阿倩 , 樊占国

功能材料

通过二次冷轧铜棒并850℃恒温热处理,制备出具有较强立方织构的Cu基带。以硝酸银、亚硫酸钠和硫代硫酸钠为主要原料配制镀银液,在立方织构Cu基带上制备出具有较强Ag(200)择优取向的银镀层。在600℃恒温热处理30min后Ag膜仍具有(200)择优取向,而830℃热处理后,Ag会扩散到Cu基底中,重复镀银、热处理5次后,Ag膜具有(200)的择优取向并少量面内织构,所得Ag/立方织构Cu复合带材可作为第二代高温超导带材YBCO涂层导体的金属基底。

关键词: YBCO涂层导体 , 立方织构 , Cu带 , 化学镀银

端部松动对高温超导电缆导体交流损耗影响的定性分析

鞠鹏 , 王银顺 , 曹雨军 , N.Midou , 夏芳敏 , T Hasegawa , 郑一博 , 刘常军 , 赵伟杰

低温物理学报

高温超导电缆由于其较低的交流损耗和高传输电流密度的特点,随着地下电缆容量的不断提升在人口密集城区具有潜在的应用前景.交流损耗是是高温超导电缆的一个重要参数,对其运行稳定性和运行成本具有重要影响.为了研究高温超导电缆的交流损耗,用YBCO涂层导体绕制了一根长1.5米的冷绝缘电缆导体,此电缆导体包括一层导体层,绝缘层,和一层屏蔽层.基于Bean临界态模型对电缆导体的交流损耗进行了分析并在工频77 K条件下用电测法对交流损耗进行了测量.结果在计算值与试验结果之间有难以置信的差异.本文基于电缆导体两端的几何与机械结构对产生这种现象的原因进行了定性分析.

关键词: 交流损耗 , 冷绝缘高温超导电缆 , YBCO涂层导体 , 端部

直流背场下YBCO涂层导体交流临界电流依频变化

赵伟杰 , 王银顺 , 代常会 , 夏立萌 , 孙迪 , 戴婧姝

低温物理学报

基于对不同条件下YBCO涂层导体交流临界电流的测量结果,本文研究了YBCO涂层导体的交流临界电流、频率与外加磁场幅值和角度之间的关系,提出了一个相应的经验公式.利用该公式可计算在任意频率、任意外加直流背场下YBCO涂层导体的交流临界电流,计算结果和实验结果相一致.另外,对于YBCO涂层导体交流临界电流依频变化提出了一种可能的机理,频率的增高使得磁通穿透区域变窄,因而需要更大的电流来实现样品的完全穿透,这就使得交流临界电流随着频率增高而增大.

关键词: 交流临界电流 , 依频变化 , 直流背场 , YBCO涂层导体

加工率和热处理制度对Ni5W合金基带立方织构形成的影响

刘春芳 , 冯勇 , 郗卫 , 杨志军 , 刘竞艳 , 纪平 , 卢亚锋 , 张平祥 , 吴晓祖 , 周廉

稀有金属材料与工程

为了制作能满足YBCO涂层导体所需要的高强度、低磁性的立方织构基带,用粉末冶金方法制作了Ni-5W(at%)合金基带.研究结果表明,随总加工率和热处理温度的提高,基带中立方织构百分数明显增高.X射线衍射结果说明,提高总加工率实际增加了冷加工试样中立方织构晶粒或立方核心的数量.在热处理时间和(200)择优取向度的关系曲线中,可以明显看出,随热处理温度的提高,曲线达到峰值的时间缩短,说明热处理温度增加了立方核心的长大速度.通过加工率和热处理对试样立方织构形成影响的研究,得到了较好和实用的工艺制度,用这种工艺可以制作出具有99%-100%立方织构的Ni5W基带.

关键词: YBCO涂层导体 , 加工率 , 热处理工艺 , 立方织构

高温超导限流器的研究进展

张翠萍

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2017.05.03

对高温超导限流器(HTSFCL)的国内外发展及研究现状进行了评述.高温超导限流器作为一种理想的故障限流器,它的研制涉及物理、材料学、电力电子、低温工程等多领域学科的知识与技术,是一项多学科技术的综合.目前在世界范围内有18个国家参与了高温超导限流器的研制,已完成挂网试运行和正在运行的高温超导限流器有19台,分布在7个国家.在中国现有3台处于试运行中,其中1台运行于世界上第一个超导变电站——甘肃白银超导变电站内.世界各国的研究现状显示,高温超导限流器的技术趋于成熟,然而大规模的商业化应用还面临着几个制约因素:超导线材的高昂价格,维持低温运行的成本,技术标准的制定,市场对高品质电力的需求等.只有降低超导材料的成本和高温超导限流器的运营成本,才会出现超导限流器的大规模应用,使之成为保障电力网络稳定安全运行的一个理想选择.

关键词: 高温超导故障限流器 , Bi2212超导带材 , YBCO涂层导体 , 短路电流 , 变电站

拉伸应变对YBCO涂层导体传输特性的影响

张正臣 , 曹永青 , 丘明 , 李晓航 , 肖立业

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2007.04.008

本文通过实验研究了拉伸应变对YBCO涂层导体的临界电流(Ic)、n值和交流损耗的影响(零场,77K),实验结果表明,随着拉伸应变的增大,YBCO涂层导体Ic的变化分为三个阶段,开始缓慢上升,然后缓慢下降,最后快速下降,Ic的上升表明带材中存在残余压缩应变,Ic的衰减是由于应变导致弱连接区域的钉扎势与晶界间临界电流密度同时减小引起的;而n值随应变增加基本上没有变化,说明沿导体长度方向的Ic分布没有变化.由于临界电流密度沿样品宽度方向分布不均匀,实验所得的交流损耗结果与采用Norris模型计算所得的结果不一致,同时,当应变超过不可逆应变、电流接近Ic时,交流损耗快速增加.

关键词: YBCO涂层导体 , 传输特性 , 拉伸应变

在金属Ni基带上用非真空涂覆工艺制备的YBCO厚膜的晶粒形貌

刘春芳 , 杜社军 , 吴宣 , 庞瀛 , 王飞云 , 刘向宏 , 冯勇 , 张平祥 , 吴晓祖 , 周廉

稀有金属材料与工程

在金属Ni基带上,用旋转匀胶(spin)和刷涂(printing)工艺制备了具有c轴择优取向的YBCO厚膜.厚膜表面晶粒呈菊花和多边形状,菊花尺寸在0.2mm~0.5mm左右,最大尺寸达到1mm以上,多边形状晶粒常处在菊花的中心位置.MPMP(改进的粉末熔化工艺粉)试样中主要出现菊花状晶粒,多边形状晶粒基本不出现.PMP(粉末熔化工艺粉)试样中2种形貌晶粒一般同时存在.添加中间层(Ag)之后,菊花状晶粒消失或变得很不明显.X射线衍射分析表明,试样主要由Y123相组成并具有一定的c轴择优取向.

关键词: YBCO涂层导体 , 晶粒形貌 , Ni基带

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