摘要：近十几年来,随着高温超导材料制备技术日益成熟,实用长度Bi系和Y系高温超导线材已经实现了商业化生产,在高温超导电力技术领域研发取得了重要进展,相应的各种超导电力装置实现了示范运行,为实现其商业化运行奠定了技术基础.但是,由于高温超导材料本身具有弱连接、晶粒特性、次相、缺陷等内禀特性,实用长度高温超导带材的临界电流和n值指数不可能做到完全相同.高温超导线材的临界电流和n值指数对超导电力装置的安全运行、稳定性、运行效率等具有重要影响,因此临界电流和n值是描述高温超导带材均匀性的2个重要参量,也是衡量实用高温超导带材质量的重要参数指标.重点介绍实用高温超导线材临界电流和n值指数非接触测量技术的技术进展,提出评价实用高温超导带材临界电流和n值指数均匀性的统计分析方法,为高温超导电力装置的设计、运行提供重要参考依据.

摘要：实用化高温超导带材(如Bi系与ReBCO高温超导复合带材)在高磁场下拥有较高的临界电流密度、宽泛的温度裕度、较强的抗粒子辐照能力及良好的机械特性,因此这类材料在加速器超导磁体系统、高场超导磁体、超导电力等方面表现出巨大的应用潜力。而作为典型的多层功能复合性材料,虽然高强度的基底层增强了高温超导带材拉伸强度,使其在强磁场、高载流条件下可以承受很高的应力,在其加工与运行过程中,不可避免地受到多种疲劳载荷的作用,从而其临界载流能力会显著地降低,进一步,会造成相应高温超导装置功能性难以达到设计标准等。该文介绍一种自主研制的高温超导带材低/变温疲劳性能测试系统,基于该测试系统:一方面,可以实现对高温超导材料在低/变温、疲劳载荷等环境下力学、热学等宏观参数的实验表征研究;另一方面,可以对高温超导材料开展低温疲劳载荷环境下力-电弱化等临界特性的实验研究。利用所研制的低/变温疲劳性能测试系统,对受拉-压疲劳荷载下的YBCO超导带材的力学行为、载流特性开展了初步的实验研究,并分析了应力比、温度等外部环境因素对实验结果的影响规律等。结果表明:在相同的疲劳次数的情况下,YBCO超导带材的力学性能及载流特性与其应力比成明显的非线性关系。该测试系统的成功研制将为中国粒子加速器用高温超导磁体的设计与研发提供基础测试平台。

摘要：高温超导带材具有高的临界电流密度,高磁场下优异的载流特性以及良好的成型性在强电领域如高场磁体、超导电缆等方面应用潜力巨大。在其应用过程中,不可避免的低温-大电流-强磁场环境将对超导材料的载流能力产生影响,而加工过程中的残余应力以及洛伦兹力的存在会显著的降低超导材料的临界电流,造成相应超导装置功能性难以达到设计要求、且成为重要的安全隐患。本文介绍一种新型的适用于超导带材的力-磁-电多场耦合测试系统,该系统目前采用浸泡式制冷,可实现的主要功能有:(1)超导材料临界电流密度测试;(2)拉伸应变对超导带材临界电流的影响研究;(3)磁场对超导带材临界电流的影响研究;(4)力磁耦合情形下超导材料临界电流的变化规律;(5)超导材料磁通稳定性测试。该设备的成功研制将为我国先进超导材料研发提供基础测试平台。

摘要：二代高温超导带材因其机械和磁场下的性能优于一代带材,近年来受到广泛关注。文中针对高温超导带材的特点,结合实验室的现有设备,设计了超导带材临界电流的测试平台,对三种二代高温超导带材在77K、不同磁场、不同角度下的临界电流进行了测量,分析了其在不同背景磁场和磁场角度下的各向异性,并用插值法拟合出了其临界电流与磁场及其角度的关系曲面,为超导磁体设计中高温超导带材临界电流的计算提供依据。

摘要：高温超导带材通流能力I_c是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、会对I_c产生非常大的影响。为量化测定高温超导带材在不同温度环境下的性能,设计了一套可提供高温超导带材样品性能测试的装置。该装置可提供20~77K任意温度环境、0~1000A稳定通流能力的平台,为高温超导带材性能测试提供平台。

摘要：考虑到第一代高温超导带材多场特性测试系统采用液氮浸泡的方式进行材料冷却,这极大地限制了其应用范围。另外,封闭的杜瓦结构对于超导材料在变形过程中的电磁特征难以实现有效观测,这成为弄清超导材料变形导致其载流能力下降物理机制的主要瓶颈。为此,我们采用制冷机直接冷却方式,获得了最低6.59K的样品温度。采用PID温度控制,实现了从6.59K至300K样品温度的精确控制,控温精度为0.1K。采用外置式的加载装置,通过机械传动实现对试样的准静态拉伸,其最大拉伸应变可达20%。自行设计了一种高温超导导线,采用制冷机一级冷头直接冷却,实现了密闭杜瓦容器中最大可达600A的电流输入。最后,在杜瓦瓶设置直径50mm的光学观察窗,采用磁光镜像的方法实现了超导材料电磁特性的原位观测。

摘要：高温超导带材通流能力Ic是带材应用时的重要性能指标,而不同的环境温度、磁场强度、以及磁场应加角度,都会对Ic产生非常大的影响。为量化测定高温超导带材在复杂磁场,温度环境下的性能,设计了一套可提供4T背景磁场的性能测试装置。该装置可提供0~4T任意角度磁场、20K^77K任意温度环境、0~1000A稳定通流能力的平台。

摘要：高温超导带材的弯曲通流特性决定了超导线圈的临界电流大小。文中针对典型的铋系和钇系高温超导带材,设计了一套测量其弯曲通流能力的装置,研究了77K、自场下高温超导带材在不同弯曲直径下的临界电流,以及双面弯曲再拉直情况下临界电流的恢复特性,并对实验结果进行了分析。

摘要：第二代高温超导带材与第一代相比,有着载流能力强、交流损耗低、无需贵金属等优点,在超导电力应用中有广阔前景。高温超导带材临界电流在外磁场的影响下会发生衰减,超导带材临界电流的角度依赖性是超导电力装备设计必不可少的参数。实验选取温度50~77 K、磁场0~3.5 T、磁场角度0~360°区间,分别测量了上海超导、苏州新材料等厂家生产的市面主流第二代高温超导带材的临界电流,分析了不同背景磁场大小及角度下超导带材的各向异性。结果表明,各厂家生产的超导带材具有明显的各向异性。

摘要：在高温超导装置的设计过程中,超导材料临界电流的电磁各向异性参数是关键基础数据,也是进行优化设计的依据。文中对国内外5家高温超导生产商的8款高温超导带材在77K下的电磁各项异性情况进行了测试,通过对比分析发现并总结了这些高温超导带材电磁各向异性的多样性。基于文中的研究结果,在高温超导磁体设计过程中需要对所选型号、所用批次的高温超导带材进行全面的电磁各项异性测试,以确保设计的可靠性。