Bi-2223高温超导带材的制备及工艺优化

发布时间：2020-04-20 20:57

【摘要】：高温超导材料(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Ox(简称Bi-2223),又被称为一代高温超导材料,是目前制备工艺最为成熟的实用化高温超导材料,已经在诸多领域中获得了示范性应用。Bi-2223作为一种成分复杂的氧化物陶瓷材料,其成相机理较为复杂,成相过程中涉及到多相之间的相互反应,不同反应的动力学过程均对带材的最终性能有很大影响。本文通过对热处理工艺的优化,系统研究了粉末装管工艺(PIT)过程中的关键参数对Bi-2223带材载流性能的影响规律,取得了以下研究结果。首先,分别从CaCuO2颗粒尺寸以及(Bi,Pb)2Sr2CaCu2(MBi-2212)粉末中的Sr含量两个方面对共沉淀双粉法前驱体粉末制备工艺进行了优化。得到了最优工艺下的CaCuO2颗粒尺寸为不超过750 nm,其对应的共沉淀溶液pH值为3.0。同时,对Bi-2212粉末中Sr含量进行优化,最终获得适合于双粉法Bi-2223前驱体粉末制备的最佳Sr含量为1.85,对应带材的临界电流达到128 A,临界电流密度超过21 kAcm-2.其次,采用共沉淀单粉工艺分别制备了美国超导公司(AMSC)和德国Merck公司两种不同配比的前驱体粉末。通过差热分析(DSC)、x射线衍射(XRD)分析及带材超导性能测试,阐明了粉末成分对带材微结构、相组成以及载流性能的影响并判定粉末的性能。最后,对Bi-2223/Ag带材制备工艺进行了优化,分别从装管气氛、拉拔工艺和轧制工艺三个方面展开研究。结果表明,低氧条件更适合Bi-2223相的生成,减少退火次数可改善银包套与超导芯丝之间界面(简称银超界面)的平整度,较大的轧制加工率有利于芯丝密度的提高以及Bi-2223织构度的增强。本文从前驱体粉末制备和加工方面结合热处理工艺参数的优化,系统优化了Bi-2223带材的PIT工艺过程中的工艺路线和关键参数,并获得了带材性能的显著提升。本文的结论将应用于后续Bi-2223带材的工程化开发中,为我国高温超导材料实用化进程奠定坚实的理论和实验基础。
【图文】：

在高场下其载流能力更强，性能明显优于其他品率较低，薄膜结构的稳定性也受到了一定的目前 77 K 液氮温区直流应用和 4.2 K 中高场特性材料相比，具备三种特殊的性质，分别是：零并且基于这三个基本特性，超导材料已经实现方面的实际应用。超导材料在一定温度下材料的电阻急剧下降直电阻为零的特征温度称为临界转变温度，用 T导电缆、大型磁体等设备。目前世界上使用的超泛应用超导电缆进行输电，将最大程度减少能源韩国等国均开展了超导电缆的实际开发。其中实现了四年以上的稳定运行，证实了超导材料展，新的超导材料不断被发现，，大规模超导输电

图 1-2 迈斯纳效应示意图[7]Fig. 1-2 Schematic diagram of Meissner effec种宏观量子效应，即如果用薄绝缘层将会有电流通过，即电子对能穿过薄绝效应，见图 1-3。此时，如果在两种超同时向外辐射电磁波，这种现象称为交超导体的相干长度要大于绝缘层的厚用于弱电磁信号的检测，超导量子干涉最灵敏的磁测量传感器，可探测到磁场在弱电磁检测领域有不可替代的优越
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM26

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本文编号：2634952