免费论文摘要：单畴GdBCO超导块材的研制及运用探究

单畴RE-Ba-Cu-O（简称REBCO，个中RE为稀土元素Nd、Sm、Gd、Eu、Y、Yb等）高温超导块材具备较高的临界温度和临界交流电密度、较强的捕捉磁通和较大的磁浮力本能，以及杰出的自宁静磁浮个性，在微型高场永磁体和超导磁浮等高新技术本领上面有着普遍的运用远景。GdBCO超半导体便是高温超导家属中本能最佳并最有大概早日加入本质运用的资料之一。正文对单畴GdBCO超导块材的制备、个性及运用举行了比拟体例的接洽，重要囊括以次三上面的实质：（1）沿用顶部籽晶熔渗成长（TSIG）方法治备单畴GdBCO超导块材，并对感化样本单畴成长的要害工艺参数（慢冷温区、慢冷功夫）举行了精细的调节和测试和优化；（2）经过变换熔渗成长本领运用的液相源因素及先驱坯块的安装办法，对保守的TSIG工艺举行矫正接洽，以简化试验办法，减少试验周期，普及TSIG本领的制备功效和宁静性；（3）对制备的高温超导块材举行运用接洽探究。引见了本试验室安排创造的超导磁浮促成体例模子、超导磁浮列车模子等试验和演练安装。重要论断如次：（1）用等温成长与蘸火工艺相贯串的本领接洽了GdBCO样本在各别温度下的成长情景。试验截止表白，当样本在1040℃保鲜20h后没有展示籽晶开辟成核及成长的局面。在1040℃以次，样本发端在籽晶处成核并外延成长，且跟着温度的贬低（过冷度的减少），成长速度越来越大。在1020℃保鲜时，样本边际发端展示随机成核。样本的微观构造接洽表白，跟着过冷度的减少，样本内捕捉了越来越多的小尺寸Gd2BaCuO5（Gd-211）粒子，使得块材中Gd-211第二相粒子所占的体积分数渐渐增大，粒子的平衡尺寸渐渐减小，这种局面利于于样本Jc的普及。归纳之上试验局面并参考样本在慢冷成长进程中的范例，最后选定符合GdBCO单畴块材成长的慢冷温区为1035－1015℃。（2）接洽了各别慢冷功夫（20h～90h）对GdBCO块材形貌及本能的感化。截止表白，当样本在1035－1015℃的温区内慢冷成长时，跟着慢冷功夫的延迟，样本的单畴区成长得越来越大，样本边际的随机成核可被灵验控制，样本的单畴成长越来越安定和宁静。样本的侧面形貌和切面形貌均表白当慢冷功夫到达70h～80h时，籽晶启发的单畴区扩充到样本底部，所有块材成长变成完备单畴体，在此情景下样本的磁浮力本能到达饱和值。样本的微观构造接洽表白，跟着慢冷功夫的延迟，样本内捕捉的Gd-211粒子数量越来越少，且粒子在液相中的Ostwald粗化局面越来越重要。（3）引见了本试验室安排创造的高温摄像安装。运用该安装不妨领会查看到REBCO样本在高温下的晶体成长详细，实行对样本成长进程的及时察看。按照样本在各别温度下的成长形貌及随功夫的变革情景，咱们不妨在短功夫内拟订出对准各别尺寸样本的最优化热处置步调，普及了处事功效，在探究接洽大尺寸超导块材的制备本领时可表现宏大的效率。（4）用两种新液相源LS2（Gd-211+3Ba3Cu5O8）和LS3（Gd2O3+10BaCuO2+6CuO）熔渗成长单畴GdBCO超导块材。截止表白，和保守熔渗成长本领运用的液相源LS1（Gd-123+Ba3Cu5O8）一律，运用新因素的液相源也可胜利制备出单畴GdBCO超导块材，这是由于固然三种液相源的物相因素各别，但却具备沟通的Gd、Ba、Cu亚原子组分比，所以可起到沟通的效率。其余，运用这两种新式液相源，所有熔渗成长工艺仅需Gd-211和BaCuO2两种先驱粉，这简化了试验办法，减少了试验周期，普及了制备功效，对单畴GdBCO超导块材的批量化制备有要害的意旨。（5）用一种新式Y2O3基液相源LS4（Y2O3+10BaCuO2+6CuO）胜利熔渗成长出了单畴GdBCO超导块材。接洽表白，样本里面捕捉了较小尺寸的Gd-211粒子，展现出更高的磁浮力本能（28N）。其余，因为本文华用的GdBCO样本成长的慢冷温区（1035－1015℃）一直高于Y-123相的包晶领会温度（约1010℃），以是在GdBCO块材的成长进程中，Y2O3基液相源会从来维持Y-211相和液相的半熔融状况，不会展示Y-123相的天生及固化，所以液相源块不妨最大水平地向上头的坯块供给液相，进而普及了液相源粉的运用率。（6）比拟了三种RE2O3基液相源LS3（Gd2O3+10BaCuO2+6CuO），LS4（Y2O3+10BaCuO2+6CuO）和LS5（Yb2O3+10BaCuO2+6CuO）熔渗成长的GdBCO单畴超导块材。截止表白，用这三种RE2O3基液相源均可胜利制备出直径30mm的单畴GdBCO超导块材。个中由Y2O3基液相源LS4制备的样本中捕捉的Gd-211粒子平衡尺寸最小，样本的磁浮力最大（67.8N），所以咱们觉得Y2O3基液相源LS4是熔渗成长GdBCO超导块材的最好采用。（7）沿用新式的先驱坯块安装办法熔渗成长单畴GdBCO超导块材。在该安装办法中，咱们运用较大直径（30mm）的液相源块维持并熔渗成长较小直径（20mm）的GdBCO样本。截止表白，该本领不妨普及液相源块的维持本领，灵验制止样本展示歪斜或崩裂的局面，进而普及了熔渗成长本领的宁静性。其余，因为液相源块的直径一直大于其上的GdBCO样本，不妨保护在成长进程中样本的所有底部一直与液相源径直交战，所以可为样本的完备成长供给充溢的液相前提。超导本能的接洽表白，由新式安装办法制备的GdBCO样本展现出比拟高的超导变化温度（约91K）和自场临界交流电密度（4.7×104A/cm2）。（8）运用超导磁浮道理及曲线电机启动本领，安排创造了一种超导磁浮促成体例模子。该模子由装有YBCO或GdBCO超导块材的小车，永磁轨迹，曲线电机，光电电门等构成，不妨演练小车在悬浮状况下，曲线电机的启动力与超导小车爬升莫大之间的联系。该模子归纳了曲线电机启动，超导磁浮，液氮冷却，轨迹导向及光电机动遏制本领，具备杰出的演练功效。（9）在超导磁浮促成体例模子的普通上，咱们试验室安排发领会一种新式的高温超导磁浮列车演练安装，其构造大略、体积小、演练直觉。该安装重要有两局部构成，一是曲线电机，用来给小车供给能源，克复小车疏通进程中因气氛阻碍等惹起的能量耗费。二是环形紧闭永磁轨迹，可实行小车循环不息的机动悬浮运转。该演练安装波及到力学、磁学、超导、电子电工、机动遏制、低温等多上面的常识，不只可赢得杰出的演练功效，还能减少人们对新颖高科技的看法并激励其对高新技术本领的爱好。

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