第二代高温超导带材的连接技术研究进展
发布时间：2021-02-26 17:24
以YBCO涂层导体为代表的第二代高温超导材料（REBCO）以其高电流密度、高临界转变温度、高临界磁场等优异特性,在电力、交通、能源、医疗等领域具有广泛的应用潜力。然而,在REBCO带材实际使用过程中,不可避免地需要将多根超导带材或多组超导线圈连接使用,不断提升连接接头的制作技术和性能评价方法,以此满足超导装备制造过程中的实际需要,具有重要的现实意义。总结了目前REBCO带材接头的主要研究进展和成果,对带材接头的结构、焊接方法、电气和机械性能等方面进行了概述,以期为REBCO带材实际应用提供有益的工程依据。
【文章来源】：低温与超导. 2020,48(11)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同焊接温度下的接头电阻和临界电流
在超导带材钎焊技术中,为降低接头生热、减小冷却介质的挥发,实现低电阻接头是装备制造过程中首要关注的问题。由于待焊接带材的结构有所不同(图2)、且焊接处界面情况复杂,为简化分析过程,通常忽略界面电阻、并采用三层结构模型(银层电阻RAg;铜层电阻RCu;焊料层电阻Rh)研究焊接接头电阻,其接头电阻R的计算公式如式(1)所示[14]:R=R Ag +R Cu +R h = 2ρ Ag ×d Ag S + 2ρ Cu ×d Cu S + ρ h ×d h S = 2ρ Ag ×d Ag +2ρ Cu ×d Cu +ρ h ×d h S ?????? ??? (1)
黄大兴等人[28]采用Sn63Pb37焊料焊接YBCO带材,对比研究了拉伸性能对2 cm长蚀刻接头和直接焊接接头(如图8所示)的影响。结果表明:化学蚀刻形成的粗糙表面增加了焊料与表面间的界面结合强度,因此,蚀刻接头比直接焊接接头具有更高的极限拉伸应力(如图7所示)。综上可知:在工程实际中,拉伸应力会导致YBCO带材在接头处产生更大形变,导致临界电流快速衰减,甚至导致带材在带材与焊接端的交界处发生断裂。通过蚀刻接头可显著增加焊料与带材表面的界面结合力,并在一定程度上减小接头边缘的局部应力集中和变形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷绝缘高温超导电缆循环冷却系统设计及运行分析[J]. 李继春,张立永,曹雨军,夏芳敏,叶新羽,朱红亮. 低温与超导. 2020(02)
[2]适用于电阻型超导限流器的超导带材选取与实验研究[J]. 诸嘉慧,陈盼盼,戴银明,王晖,马韬. 低温与超导. 2019(12)
[3]核磁共振成像超导磁体设计方法研究[J]. 王轶楠. 中国设备工程. 2019(15)
[4]超导磁悬浮列车的研发及将其技术用于常规铁路系统的研究[J]. Ken Nagashima,刘志荣. 国外铁道机车与动车. 2018(06)
[5]一种简便有效的涂层超导带材低电阻焊接工艺（英文）[J]. 张涵,马光同,李兴田,彭金方,徐志彪,龚天勇,朱旻昊. 稀有金属材料与工程. 2018(03)
[6]低阻YBCO超导接头的设计和工艺优化[J]. 阴达,刘章洋,吴向阳,江诗礼,蒋冬辉,陈治友,谭运飞,陈文革,匡光力. 低温与超导. 2018(02)
[7]二代YBCO带材接头电学性能低温实验研究[J]. 刘恒,冯汉升,何升,庄明. 低温与超导. 2017(10)
[8]高温超导带材最优焊接长度设计[J]. 黄树谦,雷勇,王为. 低温物理学报. 2017(04)
[9]超导连接工艺研究进展[J]. 朱炎昌,朱春东,王栋樑,马衍伟. 低温工程. 2017(03)
[10]高温超导带材不同焊接接头长度对失超传播特性影响实验研究[J]. 邱添,陈炜,师江涛,刘力源,张海洋,张勇,羊新胜,赵勇. 低温物理学报. 2017(02)
博士论文
[1]高压下高温超导体的磁通钉扎和磁通动力学研究[D]. 桑丽娜.上海大学 2018
硕士论文
[1]YBCO涂层导体接头的交流损耗仿真研究[D]. 李兴圆.西安电子科技大学 2018
[2]高温超导带材的焊接与局部差异对失超传播特性影响研究[D]. 邱添.西南交通大学 2017
[3]YBCO高温超导带材的焊接与并联研究[D]. 孙敏.西南交通大学 2016
[4]高温超导风力发电机的基础理论研究与仿真分析[D]. 王庚.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3052913
【文章来源】：低温与超导. 2020,48(11)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同焊接温度下的接头电阻和临界电流
在超导带材钎焊技术中,为降低接头生热、减小冷却介质的挥发,实现低电阻接头是装备制造过程中首要关注的问题。由于待焊接带材的结构有所不同(图2)、且焊接处界面情况复杂,为简化分析过程,通常忽略界面电阻、并采用三层结构模型(银层电阻RAg;铜层电阻RCu;焊料层电阻Rh)研究焊接接头电阻,其接头电阻R的计算公式如式(1)所示[14]:R=R Ag +R Cu +R h = 2ρ Ag ×d Ag S + 2ρ Cu ×d Cu S + ρ h ×d h S = 2ρ Ag ×d Ag +2ρ Cu ×d Cu +ρ h ×d h S ?????? ??? (1)
黄大兴等人[28]采用Sn63Pb37焊料焊接YBCO带材,对比研究了拉伸性能对2 cm长蚀刻接头和直接焊接接头(如图8所示)的影响。结果表明:化学蚀刻形成的粗糙表面增加了焊料与表面间的界面结合强度,因此,蚀刻接头比直接焊接接头具有更高的极限拉伸应力(如图7所示)。综上可知:在工程实际中,拉伸应力会导致YBCO带材在接头处产生更大形变,导致临界电流快速衰减,甚至导致带材在带材与焊接端的交界处发生断裂。通过蚀刻接头可显著增加焊料与带材表面的界面结合力,并在一定程度上减小接头边缘的局部应力集中和变形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]冷绝缘高温超导电缆循环冷却系统设计及运行分析[J]. 李继春,张立永,曹雨军,夏芳敏,叶新羽,朱红亮. 低温与超导. 2020(02)
[2]适用于电阻型超导限流器的超导带材选取与实验研究[J]. 诸嘉慧,陈盼盼,戴银明,王晖,马韬. 低温与超导. 2019(12)
[3]核磁共振成像超导磁体设计方法研究[J]. 王轶楠. 中国设备工程. 2019(15)
[4]超导磁悬浮列车的研发及将其技术用于常规铁路系统的研究[J]. Ken Nagashima,刘志荣. 国外铁道机车与动车. 2018(06)
[5]一种简便有效的涂层超导带材低电阻焊接工艺（英文）[J]. 张涵,马光同,李兴田,彭金方,徐志彪,龚天勇,朱旻昊. 稀有金属材料与工程. 2018(03)
[6]低阻YBCO超导接头的设计和工艺优化[J]. 阴达,刘章洋,吴向阳,江诗礼,蒋冬辉,陈治友,谭运飞,陈文革,匡光力. 低温与超导. 2018(02)
[7]二代YBCO带材接头电学性能低温实验研究[J]. 刘恒,冯汉升,何升,庄明. 低温与超导. 2017(10)
[8]高温超导带材最优焊接长度设计[J]. 黄树谦,雷勇,王为. 低温物理学报. 2017(04)
[9]超导连接工艺研究进展[J]. 朱炎昌,朱春东,王栋樑,马衍伟. 低温工程. 2017(03)
[10]高温超导带材不同焊接接头长度对失超传播特性影响实验研究[J]. 邱添,陈炜,师江涛,刘力源,张海洋,张勇,羊新胜,赵勇. 低温物理学报. 2017(02)
博士论文
[1]高压下高温超导体的磁通钉扎和磁通动力学研究[D]. 桑丽娜.上海大学 2018
硕士论文
[1]YBCO涂层导体接头的交流损耗仿真研究[D]. 李兴圆.西安电子科技大学 2018
[2]高温超导带材的焊接与局部差异对失超传播特性影响研究[D]. 邱添.西南交通大学 2017
[3]YBCO高温超导带材的焊接与并联研究[D]. 孙敏.西南交通大学 2016
[4]高温超导风力发电机的基础理论研究与仿真分析[D]. 王庚.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：3052913
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