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Bi系多芯丝超导带材的超导性能与微观组织分析

郑会玲 , 徐晓燕 , 熊晓梅 , 王庆阳 , , 梁明 , 马荣超 , 郑俊涛 , 刘奉生 , 于泽铭 , 李成山 , 纪平 , 卢亚锋 , 张平祥 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.066

本文采用XRD和SEM技术分析了具有不同临界电流密度(Jc)的Bi系多芯超导带材.结果表明,样品中Bi-2223晶粒高度取向排列,其取向因子F值在0.947~0.977范围内.SEM分析结果发现,高Jc样品中在平行于带材平面的片状的Bi-2223晶粒的晶界处残留的杂质主要为CuO晶粒,它与Bi-2223晶体结合紧密.在低Jc 的样品中,Bi-2223晶片边界存在的杂质颗粒尺寸较大,其成分为(Sr,Ca)CuO和CuO的混合体.样品的横断面和纵断面的SEM观察发现,在高性能的样品中,芯丝烧结体的致密度较高.枝条状Bi-2223晶体穿过银层,在芯丝之间形成了很强的连接体.本文讨论了临界电流密度与微观组织的关系.

关键词: Bi-2223带材 , 微观结构 , 临界电流密度

热处理条件对双粉工艺中Bi-2212粉末的相组成影响

李成山 , 张平祥 , 于泽铭 , 郑会玲 , 刘奉生 , 熊晓梅 , 王庆阳 , 梁明 , , 徐晓燕 , 姜冰 , 纪平 , 冯勇 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2003.z1.020

实验研究了Bi-2212粉末在空气,8%O2和纯O2种处理的相组成特征,指出通过改变热处理温度和气氛可控制前驱粉中对2223成相影响较大的(Bi,Pb)-2212相,Ca2PbO4相,2201相和14∶24AEC等相.

关键词:

Bi-2223/Ag超导带HT1降温工艺与Ic关系研究

刘奉生 , 李成山 , 纪平 , 于泽铭 , 郑慧玲 , 熊晓梅 , , 马荣超 , 郑俊涛 , 卢亚锋 , 张平祥 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.079

热处理工艺对于Bi-2223/Ag超导带性能具有决定性作用,热处理过程中不适当的处理温度、保温时间以及在特定温区内不合适的升降温速率,都会导致Bi-2223/Ag带超导性能的降低.本文研究了在2223相基本生成之后第一次热处理(HT1)降温过程中影响临界电流Ic的温度范围和降温速率.实验证明,HT1 的降温过程对Ic有着不可忽视的影响.在800℃~200℃范围内任何附加的保温都会使Ic降低,其中尤以710℃~350℃严重.在此温度范围内,于21%O2分压气氛下,当2223相成相率为~80%时,小于70℃/h的降温速率将使Ic明显下降.XRD的结果发现,较高Ic样品总是含有相对含量为1.8%左右的2212相,在Ic较低的样品中却没有发现2212相,只是3221相稍多.SEM揭示:HT1后经附加热处理的样品中,2223相微裂纹增多,所析出的CuOy尺寸增大而且分布不均匀,这些都造成2223相的连接性变差,使Ic降低.

关键词: Bi-2223/Ag超导带 , 热处理 , 临界电流

前驱粉末对(Bi,Pb)-2223/Ag超导带材临界电流密度的影响

徐晓燕 , 郑会玲 , 刘奉生 , , 熊晓梅 , 郑俊涛 , 李成山 , 纪平 , 卢亚锋 , 张平祥 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.085

采用双相粉工艺即分别制备出2212粉末和(Ca2CuO3+CuO)粉末,将它们分别热处理后,按照2223比例混合均匀,分别在四个不同温度下(800℃,815℃,830℃,845℃)进行了10h的烧结,并采用PIT技术制备出37芯超导带材.通过X射线衍射、SEM观察和临界电流的测试,分析了粉末不同烧结温度对(Bi,Pb)-2223/Ag超导带材临界电流密度的影响.结果表明:采用不同的前驱粉末制备的带材具有不同的临界电流密度,最佳的前驱粉末最终烧结温度是830℃左右.

关键词: Bi-2223带材 , 前驱粉末 , 热处理 , 临界电流密度

热处理和添加元素对MgB2晶畴尺寸和微观应变的影响

刘春芳 , 阎果 , 付保全 , 郗卫 , , 纪平 , 冯勇 , 张平祥 , 吴晓祖 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2003.z2.035

用X射线衍射仪和扫描电镜研究了热处理温度和添加元素(Ti, Zr)对单相MgB2粉末样品的晶畴尺寸和微观应变的影响.结果表明,无论是没添加的还是添加了合金元素的MgB2样品,随热处理温度的升高晶畴尺寸明显增大.在同样处理制度下,添加元素样品的晶畴尺寸明显小于不添加的样品.随热处理温度的升高,微观应变有降低的趋势.晶畴尺寸的测试结果与扫描电镜的观测结果表现出很好的一致性.实验说明,添加元素(Ti, Zr)MgB2样品临界电流密度的提高,与晶格畸变增加,晶畴尺寸变小,晶界增多,导致钉扎力增加有关.

关键词: MgB2 , 晶畴尺寸 , 微观应变

Gd-Ba-Cu-O超导块材用原始粉Gd2BaCuO5(Gd211)粉的制备

张红 , 冯勇 , 周廉 , 张翠萍 , 于泽民 , 熊小梅 , 梁明 ,

稀有金属材料与工程

分别采用3种方法在不同烧结温度下制备Gd211粉末.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度分析等手段对3种制备方法进行比较研究.Gd211的成相温度约在900℃以上.随着烧结温度的升高,粉末的碳含量明显降低,但粒子尺寸逐渐增大,且由均匀的球形颗粒变成越来越不规则的大颗粒.3种制备方法相比,草酸盐共沉淀法相对复杂,但合成的材料颗粒较细且均匀,碳含量很低,是最理想的制备Gd211的方法.

关键词: Gd211粉末 , 制备方法 , 共沉淀

热处理气氛对Bi2223带材中Bi2201相的影响

, 李成山 , 郑会玲 , 熊晓梅 , 刘国庆 , 杜明焕 , 胡锐

材料导报

采用常规的形变热处理工艺制备Bi2223带材,通过X射线衍射仪、超导量子干涉仪和标准四引线法研究热处理气氛对带材中Bi2201相含量及载流能力的影响.结果表明,Bi2201相是影响带材临界电流的重要因素,而热处理气氛影响Bi2201相含量,通过一种复合热处理(热处理过程中使用2种气氛)可以消除带材中的Bi2201相.优化热处理工艺后,带材临界电流从78A增加到103A.

关键词: Bi2201相 , 热处理气氛 , Bi2223带材

Bi-2212多芯线材的部分熔化热处理过程优化

张胜楠 , 李成山 , , 卢天倪

稀有金属

采用共沉淀工艺制备Bi-2212前驱体粉末,并结合粉末装管法得到19×(36+1)的Bi-22212多芯线材.在部分熔化热处理过程中分别对最高热处理温度Tmax和冷却速率Rcl进行了优化.使用扫描电子显微镜对线材中第二相的分布和芯丝状态进行观察.同时,通过对线材进行差热和热重等热分析方法,对线材在热处理过程中的气孔和第二相的形成过程进行定量分析.结果发现,最高热处理温度和冷却速率对芯丝中包括Bi-2201和AEC等在内的第二相种类和含量,及气孔密度都有较大影响.最终获得最优化的热处理工艺为Tmax=892℃,并且冷却过程采用Rc1=40℃/h的两步降温法,在77 K自场条件下得到了4400 A·cm-2的临界电流密度,本研究为进一步提高Bi-2212线材熔化热处理过程优化提供了理论依据.

关键词: 高温超导材料 , 线材 , 部分熔化热处理 , 热动力学

热处理气氛对(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Oy超导带材晶粒尺寸及相组成的影响

, 李成山 , 郑会玲 , 熊晓梅 , 刘国庆 , 胡锐

材料热处理学报

采用粉末装管法(PIT)制备(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3Oy(Bi-2223)超导带材,通过X射线衍射仪、扫描电镜研究热处理气氛对Bi-2223晶粒尺寸、结晶度及相组成的影响.研究结果表明:采用空气热处理有利于Bi-2223晶粒的长大;采用7.5%O2-Ar气氛热处理带材中存在较少的非超导相,且Bi-2223的结晶度较高;通过一种复合气氛热处理(热处理过程中使用两种气氛),带材Bi-2223晶粒尺寸较大且非超导相较少.工艺优化后最终带材的临界电流密度超过20000A/cm2(自场,77K).

关键词: Bi-2223带材 , 晶粒大小 , AEC相 , 热处理气氛

Bi-2212/Ag-Mn多芯线材的制备

, 李成山 , 闫元媛 , 郑会玲 , 熊晓梅 , 刘国庆

低温物理学报

Bi-2212(Bi_2Sr_2CaCu_2O_x)线材具有优异的低温高场性能,线材的各向同性为磁体绕制提供方便,使其成为超高磁场磁体内插线圈的首选材料.本研究采用PIT技术与部分熔化工艺相结合的工艺制备Bi-2212/AgMn线材,系统研究熔化温度、降温速率以及低温保温时间后处理气氛等参数对线材相成分、微观结构及超导电性的影响,最终制备出临界电流密度J_c达到14.7kA/cm~2(77K,self)的Bi-2212多芯线材.

关键词: Bi-2212线材 , 临界电流密度

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