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制备高温超导涂层导体的技术路线分析

冯峰 , 史锴 , 瞿体明 , 魏俊俊 , 吴蔚 , 张燕怡 , 肖绍铸 , 韩征和

中国材料进展

钇系高温超导涂层导体具备优异的超导性能,有广泛的应用前景,因此成为国际上的研究热点之一.近年来涂层导体长带的研制在日本和美国等国家取得了巨大进展,目前主要的技术路线为离子束辅助沉积(IBAD)和轧制辅助双轴织构基带(RABiTS)2种,其中IBAD技术路线的使用更为广泛而且产品性能处于领先地位.基于对上述2种技术路线进行的对比分析研究,介绍了目前世界范围内主要研究单位的进展情况,并对这2种技术路线在涂层导体结构的3个基本部分(金属基带、过渡层、超导层)的制备情况进行了具体对比分析.

关键词: 高温超导 , 涂层导体 , 离子束辅助沉积(IBAD) , 轧制辅助双轴织构基带(RABiTS)

全化学溶胶-凝胶方法在Ni金属基带上金属氧化物的制备及其在YBCO覆膜导体制备中的应用研究

王三胜 , 韩征和 , 史锴 , 陈胜 , 吴锴 , 孙志勇 , 刘庆

功能材料

今天,基于高性能YBCO覆膜导体技术的第二代高温超导导线正在得到越来越多的重视和研究.尤其是近几年来,采用全化学溶胶-凝胶方法在金属基带上制备YBCO覆膜导体的技术,由于具有成本低、可以精确控制金属组元的配比、可以在复杂形状表面均匀成膜等特点,引起了世界范围内广泛的兴趣和研究.本文主要报道采用全化学溶胶-凝胶工艺在RABiTS Ni双轴织构金属基带和我们新近发展的ISM工艺Ni双轴织构金属基带上织构金属氧化物(CeO2、BaxSr1-xTiO3)的制备及其表征.着重讲述RABiTS工艺和ISM工艺的不同原理以及在这两种金属基带上织构氧化物的形成过程和结构差别.最后,讲述我们在多层氧化物缓冲层制备方面的一些尝试以及在此缓冲层上YBCO超导层的制备及结果.

关键词: YBCO , 覆膜导体 , ISM工艺 , 织构氧化物

立方织构 Cu-Ni基带及缓冲层的研究

史锴 , 杨坚 , 刘慧舟 , 胡广勇 , 舒勇华 , 王晓华 , 袁冠森

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2002.03.002

系统研究了Cu-Ni 合金基带和纯Ni基带的织构形成及转变规律,重复地获得了稳定的再结晶{001}<100>立方织构.用表面氧化外延(SOE)法生成了 NiO(200)薄膜.轧制总加工率、轧制道次和轧制方向对轧制织构的形成起主要作用;再结晶温度、时间是立方织构形成的主要影响因素.在获得了强立方织构 Cu-Ni 合金基底上(其中Φ扫描曲线的半高宽(FWHM)≤10°),通过SOE方法得到了取向良好NiO(200)缓冲层.

关键词: 基带 , 立方织构 , 表面氧化外延 , 铜式织构 , S织构

哈氏合金表面粗糙度AFM测量中扫描尺度等问题研究

冯峰 , 瞿体明 , 肖绍铸 , 张燕怡 , 史锴 , 韩征和

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.02.007

哈氏合金Hastelloy C276是一种被广泛应用的镍基合金,具有机械性能优良、抗腐蚀能力强等优势,在第二代高温超导导线的离子束辅助沉积(IBAD)技术路线中被用作金属基底,因此其表面抛光与粗糙度测量受到了广泛重视.哈氏合金的表面形貌和粗糙度测量一般采用原子力显微镜(AFM)方法,在该方法中扫描尺度对测量结果具有显著的影响.本研究对两个分别进行了电化学抛光和机械抛光的哈氏合金带材短样,在1 ~ 70 μm范围内选取不同扫描尺度进行了AFM测量,从而对其表面形貌获得了全面的了解,并发现其表面粗糙度随着扫描尺度的变大出现了明显的增大,文中还在不同扫描尺度下考察了电化学抛光与机械抛光的作用区别.此外,本研究中分析了AFM图像的后处理中flatten阶数的影响,对从AFM图像中分割出小尺度局域计算粗糙度的方法进行了改进,并讨论了AFM测量粗糙度的可重复性问题.通过这些研究,对表面粗糙度的AFM测量方法在全面性和有效性方面进行了完善,提出了粗糙度描述时有必要给出的相关参数.

关键词: 原子力显微镜 , 哈氏合金 , 表面粗糙度 , 扫描尺度 , 抛光

钇系涂层超导体金属基带再结晶织构及显微组织

刘慧舟 , 史锴 , 杨坚 , 舒勇华 , 袁冠森

中国稀土学报

用轧制-再结晶热处理方法制备了强立方织构的纯Ni基带和无磁性Cu-Ni合金基带, 为第二代钇钡铜氧高温超导带材提供了较好的基带材料. 用三维取向分布函数(ODF)和φ扫描曲线研究了织构, 用金相显微镜研究了截面显微组织. 分析表明, Cu0.70Ni0.30合金和纯Ni在再结晶温度为1000 ℃时, 获得最强的立方织构; Cu0.85Ni0.15在900 ℃时获得最强的立方织构, 立方织构强度大小各不相同; 3种不同组分金属都获得了均匀的等轴晶粒组织, 其中Cu0.85Ni0.15的晶粒大于Cu0.70Ni0.30和纯Ni的晶粒; Cu0.85Ni0.15和Cu0.70Ni0.30都出现了退火孪晶.

关键词: 稀土 , 高温超导材料 , 立方织构 , 基带 , 孪晶

IBAD技术制备涂层导体用YSZ缓冲层长带的研究

史锴 , 冯峰 , 吴蔚 , 王志 , 韩征和

低温物理学报

在钇钡铜氧(YBCO)高温超导涂层导体制备路线中,离子束辅助沉积技术(IBAD)是两大主流技术路线之一,取得了最为突出的研究成果.本文简要介绍了IBAD技术制备YBCO涂层导体的最新研究进展;并采用离子束辅助沉积技术在哈氏合金(Hastelloy)基底上成功制备了1米长具有钇稳定氧化锆(YSZ)缓冲层的金属基带.采用X射线衍仪(XRD)分析YSZ缓冲层的取向;利用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(FESEM)观察其表面形貌.获得了可以实际应用的IBAD-YSZ/Hastelloy缓冲层长基带,可以在该基带上研制其他缓冲层以制备YBCO高温超导涂层导体带材.

关键词: 离子束辅助沉积 , 涂层导体 , YSZ , 缓冲层

热轧对涂层导体用镍基带立方织构形成的影响

屈飞 , 刘慧舟 , 杨坚 , 古宏伟 , 王超群 , 史锴

中国稀土学报

热机械加工制备的立方织构Ni及其合金带材广泛用于YBCO涂层导体的基带. 涂层导体的制备要求基带具有强的立方织构和小的晶界角. 通过在冷轧前进行热轧制备了强立方织构的镍基带. 用三维取向分布函数(ODF)研究了轧制织构和再结晶织构, 通过扫描电镜EBSD的观测, 分析了晶粒取向分布和立方织构晶界微取向角分布. 结果表明, 冷轧前进行热轧有利于形成很强的立方织构和小的晶界微取向角.

关键词: 高温超导 , 立方织构 , 镍基带 , 晶界 , 稀土

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