專利名稱：一種提高Bi－2223帶材臨界電流的方法
技術領域：
本發明屬于高溫超導材料領域，具體涉及一種提高Bi-2223帶材臨界電流的方法。
背景技術：
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過程中，通過改進生產工藝來提高帶材的臨界電流，例如對前驅粉的優化，改善導線的機械拔制和軋制技術，改進熱處理工藝等；第二類是在帶材生產完成后，通過在帶材表面包覆鐵磁體或對現有帶材作進一步處理，實現提高帶材臨界電流的目的。第一類方法可以從本質上提高帶材的臨界電流；第二類方法同第一類方法相互獨立，它是對現有Bi-2223成品帶材載流能力的進一步優化，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，從而實現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的作用，從而導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引入較大的交流損耗，因此并不實用。
通過對現有帶材的進一步處理，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帶材生產已實現產業化，帶材的結構和制備工藝相對穩定。上述提高臨界電流的方法需要對Bi-2223帶材進行打磨和電鍍處理，容易造成帶材的局部損壞和帶材通流能力不均勻的現象，難以批量生產。
綜上所述，通過在高溫超導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展，目前尚無簡單、實用的方法有效提高Bi-2223帶材的臨界電流。
發明內容
本發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。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是在Bi-2223帶材的左右兩側垂直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。
由于本發明在Bi-2223帶材左右兩側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控作用，降低帶材表面的垂直磁場量值，從而達到提高帶材臨界電流的目的。
圖1是在Bi-2223帶材側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，實驗測量采用四端法，電壓焊點間距等于6毫米；
圖5是在Bi-2223帶材側面分別放置兩種不同導磁材料前后，Bi-2223帶材(第二種帶材)的電流-電壓特性曲線，實驗測量采用四端法，電壓焊點間距等于7毫米；圖6是兩根層疊Bi-2223帶材(第二種帶材)側面加鐵鎳合金前后，帶材的電流-電壓特性曲線，實驗測量采用四端法，電壓焊點間距等于9毫米。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
參見圖1，本發明在Bi-2223帶材1的左右兩側垂直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，其中垂直磁場對帶材臨界電流密度的影響遠大于平行磁場，本發明通過在帶材周圍放置磁性材料，可以實現對磁場分布的調控，削弱原先存在于帶材表面的垂直磁場分量，從而達到提高Bi-2223帶材臨界電流的目的。
以下是本發明的實驗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)，超導細芯數均為28。實驗用兩種磁性材料分別為硅鋼片和鐵鎳合金，其中硅鋼片的型號為DR255-35，經過裁剪、打磨后長度、高度、厚度的尺寸為56mm×10mm×0.3mm；鐵鎳合金型號為IJ50，經過裁剪、打磨后長度、寬度、厚度的尺寸為45.3mm×10mm×0.3mm。
如圖3所示，實驗時，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設置在支撐架4上的絕緣蓋板5，使用時將Bi-2223帶材置于支撐架4內，將磁性材料2放置在Bi-2223帶材1的左右兩側，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。將滑動襯板8放置在磁性材料2的一側，首先調節左右緊固螺絲9，使支撐架4內的部件壓緊；然后調節上下緊固螺絲7，使上下絕緣墊板3將Bi-2223帶材1壓平；最后再次調節左右緊固螺絲9，使磁性材料2與Bi-2223帶材1側面之間的距離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面垂直放置鐵鎳合金磁性材料2前后的臨界電流值。實驗結果如圖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％。實驗結果表明在Bi-2223帶材兩側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。實驗結果如圖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％。可見兩種導磁材料均可大幅提高超導帶材的臨界電流。其中鐵鎳合金由于具有較大的磁導率，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，在其側面垂直放置磁性材料(鐵鎳合金)前后的臨界電流值。實驗結果如圖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％。考慮到在單根第二種帶材側面垂直放置鐵鎳合金前后的臨界電流分別為IC＝48A和IC＝62A，結合上述兩根帶材層疊的實驗結果，可以得到以下結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到單根帶材時的水平。
權利要求
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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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C25D5/00GK101071660SQ20071001763
公開日2007年11月14日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者榮命哲, 李劍, 吳翊, 王小華, 孫志強, 婁建勇 申請人:西安交通大學