專利名稱：一種提高Bi－2223帶材臨界電流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域，具體涉及一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法。
背景技術(shù)：
提高Bi-2223多芯帶材臨界電流的方法主要分為兩類。第一類是在帶材生產(chǎn)過程中，通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝來提高帶材的臨界電流，例如對前驅(qū)粉的優(yōu)化，改善導(dǎo)線的機(jī)械拔制和軋制技術(shù)，改進(jìn)熱處理工藝等；第二類是在帶材生產(chǎn)完成后，通過在帶材表面包覆鐵磁體或?qū)ΜF(xiàn)有帶材作進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)提高帶材臨界電流的目的。第一類方法可以從本質(zhì)上提高帶材的臨界電流；第二類方法同第一類方法相互獨(dú)立，它是對現(xiàn)有Bi-2223成品帶材載流能力的進(jìn)一步優(yōu)化，其基本原理是通過增加磁性材料改善帶材表面的磁場分布，從而實(shí)現(xiàn)提高帶材臨界電流的目。
研究表明，增加鐵磁體包覆層可以一定程度提高臨界電流，但是這種方法僅適用于需要屏蔽外磁場的場合，對于帶材的垂直自場反而有增強(qiáng)的作用，從而導(dǎo)致帶材自場下臨界電流的下降。此外增加鐵磁體包覆層還會(huì)引入較大的交流損耗，因此并不實(shí)用。
通過對現(xiàn)有帶材的進(jìn)一步處理，即打磨掉帶材邊緣部分的絕緣漆，然后在帶材兩側(cè)邊緣附近電鍍鐵磁性材料，可以提高帶材的臨界電流。目前Bi-2223帶材生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，帶材的結(jié)構(gòu)和制備工藝相對穩(wěn)定。上述提高臨界電流的方法需要對Bi-2223帶材進(jìn)行打磨和電鍍處理，容易造成帶材的局部損壞和帶材通流能力不均勻的現(xiàn)象，難以批量生產(chǎn)。
綜上所述，通過在高溫超導(dǎo)帶材表面引入磁性材料提高帶材臨界電流的研究仍在不斷發(fā)展，目前尚無簡單、實(shí)用的方法有效提高Bi-2223帶材的臨界電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠改善帶材表面的磁場分布，減小帶材表面的垂直磁場分量，有效地提高Bi-2223帶材臨界電流的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在Bi-2223帶材的左右兩側(cè)垂直Bi-2223帶材的表面放置磁性材料，改變Bi-2223帶材1表面的磁場分布，使其表面的垂直磁場分量通過磁性材料2形成回路。
本發(fā)明的Bi-2223帶材與磁性材料之間的間隙距離d小于0.3毫米；磁性材料上、下兩端與Bi-2223帶材表面的高度差h為0.3-5mm；磁性材料為鐵、鎳、鐵鎳合金、硅鋼片或鐵鈷合金軟磁材料。
由于本發(fā)明在Bi-2223帶材左右兩側(cè)垂直帶材表面放置磁性材料，通過磁性材料對磁場分布的調(diào)控作用，降低帶材表面的垂直磁場量值，從而達(dá)到提高帶材臨界電流的目的。


圖1是在Bi-2223帶材側(cè)面垂直放置磁性材料的截面示意圖，其中1為Bi-2223高溫超導(dǎo)帶材，2為磁性材料；圖2是平行及垂直外磁場下Bi-2223帶材(第一種帶材)的臨界電流特性；圖3是在Bi-2223帶材側(cè)面垂直放置磁性材料的夾緊裝置截面示意圖；圖4是在Bi-2223帶材側(cè)面放置鐵鎳合金前后，Bi-2223帶材(第一種帶材)的電流-電壓特性曲線，實(shí)驗(yàn)測量采用四端法，電壓焊點(diǎn)間距等于6毫米；
圖5是在Bi-2223帶材側(cè)面分別放置兩種不同導(dǎo)磁材料前后，Bi-2223帶材(第二種帶材)的電流-電壓特性曲線，實(shí)驗(yàn)測量采用四端法，電壓焊點(diǎn)間距等于7毫米；圖6是兩根層疊Bi-2223帶材(第二種帶材)側(cè)面加鐵鎳合金前后，帶材的電流-電壓特性曲線，實(shí)驗(yàn)測量采用四端法，電壓焊點(diǎn)間距等于9毫米。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明在Bi-2223帶材1的左右兩側(cè)垂直Bi-2223帶材1的表面放置磁性材料2，Bi-2223帶材1與磁性材料2之間的間隙距離d小于0.3毫米，磁性材料2上、下兩端與Bi-2223帶材1表面的高度差h為0.3-5mm。
參見圖2，磁場對Bi-2223帶材1臨界電流密度的影響具有各向異性的特點(diǎn)，其中垂直磁場對帶材臨界電流密度的影響遠(yuǎn)大于平行磁場，本發(fā)明通過在帶材周圍放置磁性材料，可以實(shí)現(xiàn)對磁場分布的調(diào)控，削弱原先存在于帶材表面的垂直磁場分量，從而達(dá)到提高Bi-2223帶材臨界電流的目的。
以下是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)采用四端法分別測試了兩種Bi-2223帶材增加磁性材料前后的臨界電流。兩種帶材均由西北有色金屬研究院提供，長度、高度、厚度的尺寸分別為35mm×4.1mm×0.26mm(第一種帶材)和35mm×4.2mm×0.26mm(第二種帶材)，超導(dǎo)細(xì)芯數(shù)均為28。實(shí)驗(yàn)用兩種磁性材料分別為硅鋼片和鐵鎳合金，其中硅鋼片的型號(hào)為DR255-35，經(jīng)過裁剪、打磨后長度、高度、厚度的尺寸為56mm×10mm×0.3mm；鐵鎳合金型號(hào)為IJ50，經(jīng)過裁剪、打磨后長度、寬度、厚度的尺寸為45.3mm×10mm×0.3mm。
如圖3所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，Bi-2223帶材1和磁性材料2的相對位置通過夾緊裝置固定，該夾緊裝置包括支撐架4以及通過固定件6設(shè)置在支撐架4上的絕緣蓋板5，使用時(shí)將Bi-2223帶材置于支撐架4內(nèi)，將磁性材料2放置在Bi-2223帶材1的左右兩側(cè)，Bi-2223帶材1上表面的電壓引線通過上絕緣墊板3和絕緣蓋板5上的孔洞引出。將滑動(dòng)襯板8放置在磁性材料2的一側(cè)，首先調(diào)節(jié)左右緊固螺絲9，使支撐架4內(nèi)的部件壓緊；然后調(diào)節(jié)上下緊固螺絲7，使上下絕緣墊板3將Bi-2223帶材1壓平；最后再次調(diào)節(jié)左右緊固螺絲9，使磁性材料2與Bi-2223帶材1側(cè)面之間的距離d小于0.3毫米。
采用四端法分別測試了在兩種Bi-2223帶材側(cè)面垂直放置不同磁性材料前后的臨界電流值1)分別測試了在第一種帶材側(cè)面垂直放置鐵鎳合金磁性材料2前后的臨界電流值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，未放置磁性材料前，第一種帶材的臨界電流IC＝95A；增加鐵鎳合金磁性材料2后臨界電流IC＝108A，臨界電流增大了14％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在Bi-2223帶材兩側(cè)垂直放置磁性材料可以顯著提高帶材的臨界電流。
2)分別測試了在第二種帶材側(cè)面垂直放置硅鋼片和鐵鎳合金磁性材料2前后的臨界電流值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，未加磁性材料之前第二種帶材的臨界電流IC＝48A；增加硅鋼片后的臨界電流IC＝56A，臨界電流提高了17％；增加鐵鎳合金后的臨界電流IC＝62A，臨界電流提高了29％?？梢妰煞N導(dǎo)磁材料均可大幅提高超導(dǎo)帶材的臨界電流。其中鐵鎳合金由于具有較大的磁導(dǎo)率，因此提高帶材臨界電流的效果比硅鋼片更加明顯。
3)分別測試了兩根帶材(第二種帶材)層疊時(shí)，在其側(cè)面垂直放置磁性材料(鐵鎳合金)前后的臨界電流值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，兩根帶材層疊情況下的總臨界電流IC＝79A；增加鐵鎳合金后總臨界電流IC＝128A，總臨界電流提高了62％?？紤]到在單根第二種帶材側(cè)面垂直放置鐵鎳合金前后的臨界電流分別為IC＝48A和IC＝62A，結(jié)合上述兩根帶材層疊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得到以下結(jié)論對于多根帶材層疊使用的情況，增加磁性材料對于每一根帶材臨界電流的提高程度均可以達(dá)到單根帶材時(shí)的水平。
權(quán)利要求
1.一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于在Bi-2223帶材(1)的左右兩側(cè)垂直Bi-2223帶材(1)的表面放置磁性材料(2)，改變Bi-2223帶材(1)表面的磁場分布，使其表面的垂直磁場分量通過磁性材料(2)形成回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于所說的Bi-2223帶材(1)與磁性材料(2)之間的間隙距離d小于0.3毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于所說的磁性材料(2)上、下兩端與Bi-2223帶材(1)表面的高度差h為0.3-5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高Bi-2223帶材臨界電流的方法，其特征在于所說的磁性材料(2)為鐵、鎳、鐵鎳合金、硅鋼片或鐵鈷合金軟磁材料。
全文摘要
一種提高Bi－2223帶材臨界電流的方法，在Bi－2223帶材的左右兩側(cè)垂直Bi－2223帶材的表面放置磁性材料，改變Bi－2223帶材表面的磁場分布，使其表面的垂直磁場分量通過磁性材料形成回路。通過在帶材側(cè)面增加垂直放置的磁性材料，改善了帶材表面的磁場分布，減小了帶材表面的垂直磁場分量，有效地提高了Bi－2223帶材的臨界電流。
文檔編號(hào)C25D5/00GK101071660SQ20071001763
公開日2007年11月14日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者榮命哲, 李劍, 吳翊, 王小華, 孫志強(qiáng), 婁建勇 申請人:西安交通大學(xué)