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商用高溫超導(dǎo)合金帶材：鉍系超導(dǎo)合金帶材、釔系超導(dǎo)合金帶材
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn
更新時(shí)間：2015-04-21
商用高溫超導(dǎo)合金帶材：鉍系超導(dǎo)合金帶材、釔系超導(dǎo)合金帶材
超導(dǎo)合金通常具有低臨界轉(zhuǎn)變溫度，需要工作在液氦溫度下。20世紀(jì)80年代，臨界溫度在90K以上的釔-鋇-銅-氧高溫超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)，意味著超導(dǎo)材料可工作在液氮溫區(qū)，這大大降低了超導(dǎo)材料的使用成本，并使得超導(dǎo)材料的大規(guī)模應(yīng)用成為可能，在科學(xué)界掀起了一股尋找高溫超導(dǎo)材料的熱潮。但是，至今為止，真正進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用的超導(dǎo)材料并不多，商用高溫超導(dǎo)帶材主要有以下一些。
一.?鉍（Bi）系超導(dǎo)帶材。
Bi系超導(dǎo)材料，由?鉍、鍶、鈣、銅、氧等元素組成，臨界溫度?在?85K以上，Bi-2223（原子比Bi∶Sr∶Ca∶Cu?=?2∶?2∶?2∶?3）是Bi系超導(dǎo)材料最為常見(jiàn)的存在形式。Bi-2223具有鈣鈦礦層狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，通過(guò)機(jī)械加工可使其晶格具有一定的取向，從而影響晶間電流。商用Bi系超導(dǎo)帶材主要采用粉末套管法制備，制備步驟包括前驅(qū)體處理、機(jī)械變形和熱處理。具體工藝為，將經(jīng)熱處理并混合均勻的前驅(qū)體粉末填充于銀金屬套管內(nèi)，進(jìn)一步拉拔后截?cái)酁槎喙蓡涡?，二次填充于銀金屬管內(nèi)，再經(jīng)多次軋制和燒結(jié)，從而得到Bi系超導(dǎo)帶材。利用這種工藝，可制備千米級(jí)Bi系超導(dǎo)帶材。采用常規(guī)的熱處理方法得到的超導(dǎo)帶材中存在較多的孔洞和裂紋，針對(duì)此問(wèn)題，住友電工（SEI）提出“加壓燒成”技術(shù)，即采用高壓氣氛對(duì)超導(dǎo)帶材進(jìn)行熱處理，采用該法處理的超導(dǎo)帶材結(jié)構(gòu)致密，孔洞和裂紋數(shù)量大大減少，臨界電流值提高了?20%以上。但采用該技術(shù)得到的超導(dǎo)帶材中存在一定數(shù)量的非超導(dǎo)相，如Bi-2212等。如何減少非超導(dǎo)相，從而提高帶材的臨界電流值，是研究的重要課題。
住友電工是目前世界上最主要的Bi系超導(dǎo)帶材制造商，制備的千米級(jí)Bi系超導(dǎo)帶材，已應(yīng)用于超導(dǎo)推進(jìn)器和超導(dǎo)限流器等多種超導(dǎo)產(chǎn)品中。美國(guó)超導(dǎo)公司（AMSC）和住友電工還參與了世界上多條超導(dǎo)電纜示范線的建造，設(shè)計(jì)超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)并提供超導(dǎo)帶材，部分示范線已實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)運(yùn)行。北京英納超導(dǎo)技術(shù)公司是我國(guó)第一家有能力制造千米級(jí)Bi系超導(dǎo)帶材的企業(yè)。2001年，年產(chǎn)200千米Bi系高溫超導(dǎo)帶材生產(chǎn)線在北京投產(chǎn)。2004年，由北京英納超導(dǎo)技術(shù)公司參與研制的“三相交流?33.5m、2kA/35kV高溫超導(dǎo)電纜”在云南普吉變電站并網(wǎng)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)在超導(dǎo)領(lǐng)域取得了重要突破。
二.?釔（Y）系超導(dǎo)帶材。
Y系（稀土系）超導(dǎo)帶材，由Y、Ba、Cu、O元素組成，化學(xué)式為YBa2Cu3O7-β，通常根據(jù)原子比簡(jiǎn)稱為Y-123。Y-123是最早發(fā)現(xiàn)、臨界溫度在液氮沸點(diǎn)以上的超導(dǎo)材料，被稱為二代超導(dǎo)材料。Y系超導(dǎo)材料的載流能力強(qiáng)，還可節(jié)約大量的貴金屬銀，是當(dāng)今研究的新重點(diǎn)。Y系超導(dǎo)帶材屬于涂層導(dǎo)體，由基底、緩沖層、超導(dǎo)層和安定化層復(fù)合而成。日本古河電工是目前世界上唯一的Y系超導(dǎo)從線材到設(shè)備的整體供應(yīng)廠家。我國(guó)目前已研制出百米級(jí)二代Y系超導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)材料制備工藝。
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