一、Fabrication and Properties of (Y,Gd)BCO Superconductors（论文文献综述）
杨琳娜[1]（2021）在《GdBa2Cu3O7-x超导薄膜三维图形的制备》文中研究说明GdBa2Cu3O7-x薄膜具有独特的电磁学输运特性,其在超导电子器件的制备方面具有重要的应用前景。通常在这些应用研究中,需要将其加工成特定的微图形结构并研究基于GdBa2Cu3O7-x薄膜的多层膜制备技术以满足超导微器件的需求。由于传统刻蚀工艺往往会使其超导性能产生一定退化,且难以制备具有多层微图形的复合结构。针对这一问题,本文采用感光溶胶-凝胶法,通过逐层微细加工工艺以及逐层热处理工艺制备了GdBCO/Gd2O3/GdBCO三层膜及其套刻微图形结构。探究了薄膜之间的热处理工艺、相取向以及电学性能,分析了其应用于超导磁通变换器结构的可行性。主要研究工作如下:（1）通过添加感光修饰剂苯甲酰丙酮（BzAcH）的方法以制备具有明显紫外感光性的GdBCO感光溶胶;研究GdBCO热处理工艺中热处理温度、水蒸气时长等因素对GdBCO薄膜相成分的影响,以制备超导性能优异的单层膜;探究GdBCO凝胶膜的最优的微细加工工艺,以制备高质量的GdBCO底层微图形。（2）采用丙酸和二乙烯三胺作为络合剂分别配置了两种不同的Gd2O3感光溶胶,通过紫外、红外光谱测试分别对这两种溶胶的螯合机理及感光性进行了研究。探究发现,采用丙酸配置的Gd2O3溶胶感光性较好,感光速率明显提高。之后采用此种配方,探究了Gd2O3膜的微细加工工艺以及热处理工艺,研究了Gd2O3作为两层超导中间绝缘层的可行性及微图形的制备。（3）采用温度逐层递减的热处理工艺制备了 GdBCO/Gd2O3/GdBCO三层膜结构,并对其生长取向、膜面状况及超导性能进行表征。进一步将三层膜的制备工艺与套刻技术相结合,制备了 GdBCO/Gd2O3/GdBCO三维微细图形。进而探究这种微细加工方法制备超导磁通变换器的可行性。
杨帆[2]（2021）在《双面双轴织构YBCO涂层导体MOCVD工艺的研究》文中研究表明YBCO高温超导涂层导体（或YBCO带材）具有载流能力强、机械性能好和在场性能优异的特点,在强电领域具有非常重要的价值,并成功应用于传输电缆、限流器、强磁场以及风能发电机等的研制。但如何进一步优化YBCO带材结构与性能仍是目前所面临的挑战。本文在优化后的金属有机物化学气相沉积系统（MOCVD）的基础上,进行双面双轴织构的Y（Gd）BCO带材的研究,具体内容如下:1、MOCVD系统中的基带电加热装置的优化。首先,对基带边缘与电刷之间的接触点进行力学分析,研究基带厚度对接触点电学稳定性的影响。然后,重新设计电加热装置的结构,保证基带与电刷之间接触点的电学稳定性;同时,采用滑轮组结构,防止基带在水平方向打滑。最后,分别采用100μm和62μm基带制备Y（Gd）BCO薄膜。采用62μm基带制备得到的带材的工程临界电流密度Je（77K,自场）达到101 A/mm2,是前者的2倍。2、Y（Gd）BCO薄膜的制备工艺研究。沉积速率的适度提高可消除薄膜中存在的CuYO2析出物,改善薄膜织构并提高临界电流密度Jc。加热电流过低时,薄膜中存在富Cu析出物和a轴晶粒;随电流增高,析出物减少,a轴晶粒消失;继续提升电流,薄膜中又出现析出物。当Cu金属有机源的配比较低时,薄膜中存在孔洞,导致Jc值的下降;提高Cu源配比,可消除孔洞,但易导致薄膜中出现富Cu析出物。当沉积速率、加热电流分别为520 nm/min、23.7A,YGdBaCu源的摩尔比为0.8.82.83.3时,制备得到的薄膜织构与性能最优,其面外半高宽为1.44°、面内半高宽为2.58°,薄膜表面平整,没有析出物产生,Jc达到4.5MA/cm2。3、高Je双面Y（Gd）BCO带材的研究。首先,采用双喷淋头设计,研究双面带材的制备工艺。然后,采用多层薄膜结构,克服单次沉积厚膜性能较低的问题。最后,在双面结构的基础上制备多层薄膜,进一步提高带材的Je值。制备得到的250 nm双面带材的Je性能达到342 A/mm2。进一步制备得到的双面1μm厚膜的面外半高宽均低于1°、面内半高宽均低于2.3°,带材的Je值从342 A/mm2上升到900 A/mm2。
朱新凯[3]（2021）在《双定子高温超导励磁场调制电机的分析与设计》文中认为与普通电机相比,超导电机拥有更高的电负荷或磁负荷,具有高功率密度和高效率的优势,在大容量高转矩密度推进电机、大功率直驱风力发电机、轨道交通直线驱动等领域应用前景广阔。但目前研发的超导电机多为基于电励磁同步电机拓扑结构的超导励磁同步电机,其超导励磁绕组位于转子或定子上,需要使用电刷滑环、旋转密封耦合器和力矩管等辅助部件,这些部件需要定期维护,而且运行可靠性难以保证。对可靠性要求极高的高温超导电机而言,去除电刷滑环和力矩管,实现冷却液的静态密封,提高系统可靠性,降低运维成本,将是高温超导电机的发展趋势。论文以磁场调制理论为指导,进行超导电机拓扑结构创新,提出了双定子高温超导励磁场调制电机（Dual-Stator HTS Exciting Field-Modulation Machine,简称DSHTSFMM）。这种双定子拓扑结构,超导励磁绕组和电枢绕组均位于定子上,既实现了冷却液的静态密封,又保证了电流传输的无刷化,还可降低力矩管的设计难度,具有显着特色和优势。论文以DSHTS-FMM为研究对象,提出并分析了双定子静态密封超导电机的拓扑结构,揭示了磁场调制超导电机中电枢反应磁场对超导线圈的特殊影响,提出了一种复合防失超技术,基于磁场调制理论建立了该型电机的设计方法,试制了一台10 k W样机并进行了实验研究,结果证明了该型电机分析与设计方法的正确性,最后给出了10 MW双定子高温超导场调制直驱发电机（Dual-Stator HTS Field Modulation Direct-Drive Generator,简称DSHTS-FMDDG）的概念性设计方案。论文主要研究内容及成果包括以下几个方面:1.介绍了DSHTS-FMM的拓扑结构,以磁场调制理论为指导,说明了该拓扑结构的创新来历和工作机理,阐述了该型超导电机在功率密度、超导磁体保护等方面的优势,是一种具有工程应用价值的拓扑结构。2.揭示了磁场调制超导电机中电枢反应磁场对超导线圈的特殊影响,主要是三个方面:电枢反应的基波磁场相对于超导线圈是一个低频率、大幅值的交变外部磁场;电枢反应磁场经调制器调制后会在气隙中产生丰富的相对于超导线圈运动的交变磁场;相对于超导线圈运动的交变磁场会在超导线圈上产生高的感应电压,不仅易引起励磁电流的波动,增大交流损耗,而且会影响超导线圈的电压监测。针对电枢反应磁场的特殊影响,在双定子拓扑结构的基础上,提出了一种由鼠笼式阻尼绕组和铜屏蔽层共同组成的复合式电磁屏蔽层,分别抑制大幅值低频谐波和小幅值高频谐波,对电枢反应磁场的负面影响有很好的抑制效果。3.基于磁场调制理论建立了DSHTS-FMM的数学分析模型。磁场调制理论指出任何一台电机的电磁性能都可通过“磁场源”、“调制器”和“选择器”三要素加以表征。基于此,给出了该型电机的励磁磁场源和电枢反应磁场源的数学表达式,提出了一种基于无限深槽模型的外定子调制器、转子调制器和内定子调制器的表征方法。所建立的数学模型基本能满足初始设计阶段的要求,与有限元法相比,计算速度快。4.建立了DSHTS-FMM的设计与制造方法,试制了一台10 k W样机。提出了基于气隙磁场调制理论的DSHTS-FMM初始电磁参数设计方法,根据功率、转速、体积等电机设计要求,可方便地确定出励磁磁动势、电枢绕组匝数、线圈线径等初始设计参数,为后续有限元分析与优化设计提供参考。提出了一种基于超导短样载流测试结果的超导线圈设计方法,在电磁设计阶段确定的励磁磁动势基础上,可设计出超导线圈的匝数和工作电流,从而保证超导线圈安全工作。5.搭建了DSHTS-FMM的发电实验平台,包括冷却系统、超导励磁及测试系统、对拖电机等,可通过变频调速和调节负载的方式进行10 k W样机的空载和负载实验,验证了所提分析与设计方法的正确性。6.设计了两台10 MW DSHTS-FMDDG概念性样机,一台是半超导DSHTS-FMDDG,一台是全超导DSHTS-FMDDG。从单位体积功率密度角度而言,半超导DSHTSFMDDG比永磁直驱发电机（Permanent Magnet Direct-Drive Generator,简称PMDDG）高约1.83倍,全超导DSHTS-FMDDG比PMDDG高约2.62倍。从单位重量功率密度角度而言,全铁心半超导DSHTS-FMDDG与PMDDG相比不具备优势,但采用非导磁内定子后,半超导DSHTS-FMDDG的单位重量功率密度可比PMDDG提升约28.4%。全超导DSHTS-FMDDG单位重量功率密度性能表现更优异,全铁心全超导DSHTS-FMDDG比PMDDG能提高约34.8%,采用非导磁内定子后,能提高约62%。DSHTS-FMDDG功率密度不输于基于电励磁同步电机拓扑结构的SCDDG,但DSHTS-FMDDG能解决动态密封、电刷滑环和力矩管的问题,从电机系统和服役成本的角度而言,DSHTS-FMDDG比SCDDG更具有优势。
王明江[4]（2020）在《第二代高温超导REBCO带材超导接头的制备及性能研究》文中认为以YBCO为代表的高温超导实用材料不仅具有液氮区的工作温度,且上临界场也高达100 T以上,为其在强电应用领域奠定了优良的基础,具有广阔的前景。基于高温超导体REBa2Cu3O7-x（简称REBCO,RE=Y、Sm、Gd等稀土元素）的第二代高温超导带材兼备了REBCO超导体优良的基础物理特性和涂层导体的双轴织构优势,因而在液氮温区表现出优异的超导性能（高的临界电流密度和不可逆场）以及优异的机械强度等,因而在超导强电应用领域比第一代高温超导带材更具前景。为了解决带材在实际应用中超导线材制备的长度限制问题,特别是为了实现基于第二代高温超导带材的高温超导磁体的持续电流运行模式,第二代高温超导带材的超导接头技术受到人们广泛的关注和研究。本论文的具体工作围绕着实现第二代高温超导涂层导体超导接头的物理化学工艺探索所展开,从超导接头的工艺探索、接头制备、物理性能等方面开展了较为系统的研究。论文的主要工作包括如下内容:针对第二代高温超导REBa2Cu3O7-x（REBCO）带材超导接头制备的需求,系统研究了REBCO带材金属稳定层的剥离工艺。开发出了一种廉价、快速的化学方法用以剥离Y0.5Gd0.5Ba2Cu3O7-x带材的金属Cu/Ag稳定层,并深入研究了剥离过程的化学反应机制及其引起带材Ic衰减的具体原因。采用该方法剥离的带材,其超导层的结构和超导性能几乎没有受到影响,为后续的超导接头的制备奠定了可靠的基础。激光打孔技术作为解决第二代高温超导带材超导接头区提供渗氧通道的途径,需要弄清带材表面加工的微孔对其自身超导性能的影响。通过系统的电磁性能测量并结合有限元仿真手段,研究了YGd BCO带材微孔阵列结构（微孔的直径、分布间距及密度等）对带材超导性能（Ic、Tc、最大抗磁信号、低场下Ic的各向异性）及交流损耗的影响,发现优化后的微孔结构可提高带材在低场下的磁通钉扎特性且对带材自身的交流损耗有显着影响。研究了熔融原子扩散技术在制备第二代高温超导YGd BCO带材超导接头过程中的相关特性和机理,并应用纯氧气氛优化了接头的超导性能,成功制备出了第二代高温超导YGd BCO带材的超导接头。研究中发现超导层表面粗糙度是影响超导接头表面微观结构和超导电流输运特性的关键因素之一,提出了超导接头处超导电流输运特性主要由超导弱连接特性所支配的理论解释和相关模型。采用分子动力学模拟对接头区域原子扩散行为进行了模拟,取得了与实验结果相一致的结果。探索了制备第二代高温超导YGd BCO带材超导接头的新途径—“液相辅助烧结和织构融合”接头技术。与熔融原子扩散技术制备第二代高温超导带材接头不同,这项新技术是通过YGd BCO熔融分解产生的液相来提高接头界面处的结合强度,并通过这些液相的再结晶生长形成织构界面,因而该技术具有对YGd BCO层表面粗糙度的不敏感等特点。初步研究显示,采用该新技术可以制备出具有超导性能的第二代高温超导YGd BCO带材的超导接头,并展示出有较大的优化潜力。
尹伊倩[5]（2020）在《大尺寸高性能SmBCO块材制备和高热稳定性NdBCO薄膜籽晶研究》文中研究表明高温超导材料因其独特的物理性能和巨大的应用潜力受到广泛关注。在这些材料中,REBa2Cu3O7-?（REBCO或RE123,RE指的是Y、Sm、Gd和Nd等稀土元素）超导体具有高捕获磁场,在诸如超导储能、磁性轴承和磁悬浮运输等方面有很大的应用潜力,而应用的前提是能够批量制备大尺寸、高性能的块体材料。YBCO作为最早发现的REBCO系高温超导体,其制备工艺成熟,已经实现了批量生产和商业化应用。相比于YBCO,Sm BCO的超导转变温度（Tc）和临界电流密度（Jc）要更高,无疑是更有潜力的高温超导材料。然而,Sm BCO体系的脆性、高熔点和Sm/Ba替代等问题,使得批量制备大尺寸高性能Sm BCO较为困难。因此,探索在空气条件下用简单可靠的方法制备大尺寸高性能Sm BCO块材和寻找高热稳定性的籽晶材料,对于推进该超导体的工业应用具有十分重要的意义。本文的研究工作可以分为两个部分:一、使用一种无预置Sm211相的富钡前驱体粉末Sm2O3+Ba3Cu4O7（Ba-rich modified precursor powder,BMPP）和分层富钡的前驱体粉末（Layered&Ba-rich modified precursor powder,LBMPP）制备Sm BCO块材,来抑制Sm/Ba替代、宏观偏析和Sm2Ba Cu O5（Sm211）粗化等问题,从而提高块材超导性能。用BMPP法,我们在空气条件下制备了直径为24 mm,冻结磁场为0.5374 T,磁悬浮力为51.5 N的Sm BCO单畴块材,也对该类样品性能提高的机制做出了解释。我们用光学显微镜和SEM对LBMPP大样品的微观结构进行观察,发现该法有效地细化了Sm2Ba Cu O5（Sm211）颗粒,而RE211的细化是提高REBCO超导性能的一个重要途径,因此可以合理推测LBMPP大样品的超导性能更优异。在生长过程中我们发现样品易开裂,在做了大量的对比实验后,采取延长升温阶段的保温时间、不使用液相源等措施,有效改善了开裂问题。二、创新性地把REBCO二维薄膜的过热特性与镁掺杂效应结合起来,提出了一种新型的Mg-Nd BCO/YBCO/Mg O薄膜。作为籽晶,该薄膜耐受了1128℃的高温（比Nd BCO的包晶熔化温度高43℃）并成功诱导了Sm BCO块体的生长,据我们所知,这也是目前为止REBCO籽晶材料在冷籽晶法诱导块材生长中所能承受的最高温度。我们也对这种新型薄膜的结构和高热稳定性之间的关系作出了解释。通过第一项工作,希望对其他大尺寸、高性能、高熔点REBCO晶体的生长提供启发,也能对以后类似的脆性功能氧化物材料的制备提供参考。此外,新型Mg-Nd BCO/YBCO/Mg O薄膜也有望用来诱导生长其他高熔点REBCO材料,实现回收失败块材、批量生长等需要高热稳定性的工艺。最后,也希望第二项工作中薄膜的提出能给其他高热稳定性薄膜的研发提供一些启发。
段育洁[6]（2020）在《高温超导涂层导体和线圈的层离与载流退化行为研究》文中提出二代高温超导涂层导体以其优异的载流能力和较高的上临界磁场,在超导电缆、高场磁体、核磁共振磁体和发电机等电磁设备中具有广阔的应用前景。由于陶瓷氧化物高温超导体特殊的晶格取向,二代高温超导带材被制备成多层复合结构。但在复杂的极低温、强磁场环境下,涂层导体带受到热应力、电磁力和机械载荷的作用,极易引发层离现象。由于陶瓷氧化物固有的脆性,层离发生在超导层内或附近,从而引起严重的载流性能退化,直接对超导电磁设备的安全稳定运行产生威胁。本文围绕二代高温超导涂层导体的层离问题,开展了超导带层间强度的分析、研究了电磁加载环境下堆叠超导带的层离演化,探讨了低温冷却后超导线圈的层离以及层离所造成的载流退化问题。首先,基于双线性牵引分离本构建立了二代高温超导涂层导体的剥离模型,分析了在集中力作用下超导带的层离演化过程,并给出超导带的剥离强度。在只考虑稳定层弹性变形情况下,将剥离模型与理论解析进行了对比验证。详细分析了界面断裂特征、层离演化模态和稳定层的塑性变形程度。讨论了弹塑性变形、剥离角度、断裂能释放率、层离拉伸强度和稳定层厚度对剥离强度的影响。此外,针对二代高温超导带复杂的层合制备过程,建立了热残余应力有限元分析模型,分析了热残余应力随热处理温度的变化。最后考虑了热残余应力和基体层厚度对剥离强度的影响。计算结果表明,剥离应力仅作用于裂纹尖端,容易对超导带造成破坏。剥离强度是稳定层弹塑性变形和界面断裂能综合作用的结果。热残余应力使得剥离强度降低了20%。剥离模型同时揭示了减小基体层厚度,不会降低超导带的层离强度,且基体层最优厚度为20-30μm。其次,基于电磁场数值计算的T-A方法和内聚力模型,建立了堆叠超导带的电磁层离演化模型。对于简单的超导薄膜-基体系统,分析了外加电流激励下,超导层/基体界面处剪切应力分布特征,并将界面应力与理论解析解进行了对比验证。随后研究了单个超导带和多层堆叠超导带在输运电流和外加磁场作用下,超导层内的电流密度分布、磁场分布和电磁力分布特征。在完全约束和部分约束情况下、分析了界面应力的变化。仿真结果表明,单个超导带和堆叠超导带在自场条件下输运电流时,电磁力较小,对界面断裂的影响可以忽略。而在外加磁场作用下,超导带内的电磁力可以达到层间强度的量级,有可能引发层离现象。且堆叠超导带的层数和外加磁场角度对堆叠超导带的损伤具有显着影响。最后,在磁体线圈层级,建立了热-力-电-磁模型,分析了环氧树脂浸渍超导磁体线圈在极低温工况下的层离与载流退化问题。通过求解傅里叶热传导方程,给出了超导线圈在液氮池中的温度变化和温度分布。同时,基于弹性理论和混合态牵引分离本构,分析了超导线圈内部热应力和粘聚层界面应力的分布。此外,采用T-A方法求解了稳态的超导线圈电磁场分布问题,并考虑了层离对超导带临界电流密度和n值的影响。最终得到了超导线圈的E-I特征曲线,以临界电流和n值为依据,分析了超导线圈随匝数的退化程度。仿真结果表明,径向热应力局部超过了超导带的电学层离强度,造成超导线圈临界电流密度和n值的退化。超导线圈的匝数越多,内部产生的热应力越大,超导线圈的载流退化程度越高。通过调节绝缘带和环氧树脂的厚度可以减小超导线圈的载流退化程度。
茹雁云[7]（2019）在《基于近场动力学的超导块材及复合线材断裂行为的理论研究》文中研究指明超导材料所具有的零电阻等优异的电磁特性使其广泛地应用于电力传输、核聚变反应堆等工业领域。超导材料及其大型结构在长期服役过程中处于极低温、大电流和强磁场等极端多物理场的环境下,材料内部承受巨大的电磁体力和温度应力的共同作用,较大的力学载荷极易造成超导材料的开裂甚至破坏,给磁体结构带来了巨大的安全隐患,同时其内部的局部材料属性呈现出高度的非均匀性,导致其在多场作用下表现出复杂的力学行为。因此,超导材料的力学特性已经成为超导结构稳定安全运行时所关注的核心问题,如何描述超导结构在电磁-热耦合场中的断裂演化和接触等行为是超导应用的关键。本论文主要基于近场动力学方法针对超导块材及复合线材的电磁和力学行为展开了定量研究,探讨了超导块材在脉冲场磁化过程中的变形和破坏,给出了复合线材内部的裂纹扩展以及在外磁场下的接触及性能退化。首先,结合H方法和近场动力学理论模拟了超导块材的断裂过程,给出了孔洞、交叉裂纹以及多个夹杂物对裂纹扩展路径的影响。基于H方法的有限元模型得到了含缺陷GdBCO超导块材在脉冲场磁化过程中的电磁力。在裂纹尖端附近的区域内会出现显着的电磁力集中现象。利用键基近场动力学方法分析了超导样品中的动态力学行为和脆性断裂,得到了超导块材在磁化过程中的位移分布情况,同时预测了裂纹的萌生和动态传播路径。其次,考虑到脉冲场磁化过程中的热量传递,研究了超导块材在电磁-热耦合场中的断裂行为。利用H方法和热传导方程建立电磁-热耦合模型获得了含缺陷超导块材中的电磁体力和温度应力。基于常规态基近场动力学理论,结合断裂力学中关于J积分的求解方法,分析了磁化过程中应力强度因子的变化规律,预测了超导块材的裂纹传播路径,讨论了偏心裂纹、不锈钢环、孔洞以及夹杂物对超导块材力学稳定性的影响。再次,在常规态基近场动力学方法的运动方程中引入局部阻尼,研究了卢瑟福电缆中超导股线在准静态加载过程中的弯曲变形和断裂行为。基于互作用积分法来求解复合型裂纹的应力强度因子,将准静态问题的数值结果与已有模型的结果进行对比验证其准确性,还验证了准静态问题下的裂纹扩展路径,得到了超导股线在弯曲过程中的位移分布和应力分布,计算了裂纹尖端的应力强度因子,预测了裂纹的萌生与扩展路径,模拟了超导股线在横向压缩过程中的损伤分布。最后,分析了CICC导体中超导股线在横向电磁载荷作用下的性能退化问题。根据CICC导体的特殊结构,基于TEMLOP和FEMCAM模型建立三维螺旋模型计算了不同位置的股线所积累的接触力,利用圆柱体的二维不完全接触模型给出了接触力作用下的挤压变形和最大伸长线应变,讨论了不同接触角度和不同层数对股线压痕深度的影响,借助其他文献的相关数据对压痕深度所导致的超导性能退化做了一定的讨论。
霍堡垒[8]（2019）在《基于无氟PA-MOD法的Co3+掺杂GdBa2Cu3O7-σ薄膜的外延生长及超导性能研究》文中提出以YBCO和GdBCO为代表的REBa2Cu3O7-σ（REBCO）超导涂层导体以其较高的有场载流特性和力学性能,在生物医学、交通运输、电力能源、信息通讯、航空航天以及国防安全等领域具有广阔的应用前景,近年来受到广泛关注。但制备成本、效率和超导性能仍然是制约涂层导体规模化应用的主要因素。本文采用自主研发的无氟高分子辅助金属有机物沉积（FF-PA-MOD）法,在GdBCO前驱溶液中掺入Co3+以制备高质量的GdBCO超导薄膜。首先研究不同Co3+掺杂量对GdBCO薄膜晶体结构、表面形貌和超导性能的影响。研究表明,随Co3+掺杂量的增大,GdBCO（00l）的晶格常数逐渐减小,超导性能（Jc）先增大再减小,且在Co3+掺杂量为0.001(GdBa2Cu3-xO7-σ,x=0.001)显示出最佳Jc值（3.5 MA/cm2,77 K,0 T）。分析认为,这是源于Co3+掺杂（0.001）改善了薄膜的平整性和致密性。其次,系统地研究了烧结温度对纯样和掺杂样（Co-0.001）的c轴织构、表面形貌和临界电流密度Jc（77 K,0 T）的影响,并揭示掺杂诱导的低温外延生长机理。结果显示,Co3+掺杂显着降低了GdBCO薄膜的外延烧结温度,拓宽了薄膜c轴形核的温度窗口,提高了相同烧结温度下薄膜的Jc（77 K,0 T）。分析其可能原因是微量的Co3+掺杂降低了“BaCO3向BaxCuyOz转化”和“BaxCuyOz向GdBCO超导相转化”的温度。最终在820℃和760℃的烧结温度下,分别得到Jc值为4.5 MA/cm2（77 K,0 T）和1.0MA/cm2（77 K,0 T）的GdBCO超导薄膜。最后,研究了烧结时间对纯样和掺杂样（Co-0.001）的c轴织构、表面形貌和Jc（77 K,0 T）的影响。结果显示,Co3+掺杂可在30 mins和20 mins的烧结时间下,分别得到Jc值为4 MA/cm2（77 K,0 T）和2 MA/cm2（77 K,0 T）的GdBCO超导薄膜。与传统无氟法相比,Co3+掺杂将GdBCO薄膜的外延生长时间至少缩短了2/3,实现了高质量GdBCO超导薄膜的快速织构生长。本文的研究结果有利于进一步提高高品质REBCO超导薄膜的制备效率、降低其制备成本,为REBCO涂层导体的规模化应用提供科学依据。
钱俊[9]（2019）在《REBCO超导单晶/块体/膜制备中的元素替代及取向生长研究》文中研究表明REBa2Cu3O7-δ（RE123 or REBCO,RE=Y,Sm,Nd,La等）高温超导体一直以来都是超导领域的重点研究对象。高品质的掺杂单晶、具有复合结构的超导膜以及高性能的超导块材对于基础研究和实际应用是至关重要的。然而,在元素替代方面:掺杂单晶的均匀性有待进一步提高;易发生RE/Ba替代的LaBCO体系的块材生长问题悬而未决。在取向生长方面:具有两种a轴晶粒的c轴超导膜无法重复可靠地制备;由生长动力学主导的生长速度各向异性缺少实用性研究。本论文结合REBCO超导材料的生长理论,展开了关于REBCO超导材料的元素替代及取向生长研究。具体的研究内容及结果如下:1、高质量、大尺寸的YBCO掺杂单晶是进行物理、化学性质精确表征所必需的,对于超导机理研究具有重要意义。然而迄今为止报道的单晶缺乏良好的均匀性。本论文中,我们理论分析了传统方法生长的掺杂单晶均匀性差的原因,独辟蹊径地提出使用铁添加的氧化钇坩埚生长YBa2(Cu1-x-x Fex)3O7-δ（Fe-Y123）单晶。由于该坩埚可以自发地平衡溶液中掺杂元素的浓度,因此Fe-Y123单晶的均匀性得到了明显的改善。这种掺杂物添加的坩埚具有普适性,也可以应用到其他掺杂晶体的生长中。2、许多功能氧化物的生长都涉及到包晶反应。在反应过程中,低温相包裹住高温相,阻止其与液体充分反应,导致了包晶反应的不完全性,这严重阻碍了材料制备的工业化发展。但是针对这一问题的研究寥寥可数。我们在顶部籽晶熔融法生长Fe-Y123准单晶过程中观察到了近完全包晶反应现象,并对Co、Ni、Mn、Cr、Zn的元素替代进行了系统研究,在一定程度上理解了近完全包晶反应的机制:Fe、Co、Ni、Mn元素的掺杂使得Y123的熔化势垒提高,原先的连续熔化形核生长过程转变为瞬间熔化形核的突变,从而导致了近完全包晶反应现象。此工作为解决不完全包晶反应的难题、促进材料的工业化生产提供了新思路。3、LaBCO的理论超导转变温度为REBCO体系中最高,同时La的价格为REBCO体系中最低,在超导的实际应用方面极具竞争力。目前LaBCO的制备存在两个问题,一是块材生长对条件极其敏感,二是La/Ba元素替代难以抑制。本论文中,我们结合溶解度曲线及生长动力学,阐明了体系过饱和度过大对LaBCO单畴块材生长的负面影响。通过提高前驱体中的钡铜比、减少La422相的含量,降低了体系的过饱和度,首次得到了完全长满的LaBCO单畴块材。同时,研究了冷速对La/Ba元素替代的影响,发现较大的冷速有助于抑制La3+对Ba2+位的替代。此工作为今后实现大尺寸、高性能LaBCO的制备积累了经验。4、YBCO的外延膜结构非常丰富,从中有可能发现新的物理现象、开发出新的应用领域。对此,实现各种膜结构的人工调控是首当其冲需要解决的。本项工作中,我们评估了补充溶剂材料的添加量（?m）和熔化保温时间（?tm）对溶液过饱和度的调节作用,发现?tm具有更宽的调节范围,首次演示了YBCO膜取向结构在过饱和度影响下的连续转变。借助于此工作的结果,可以实现各种膜结构精准、重复、可靠的制备,为YBCO膜的发展夯实了基础,还可以为其他材料的外延膜结构人工调控提供借鉴。5、在YBCO块材的制备领域,人们开发了许多生长技术用于提高块材性能、增大块材尺寸,但在实际操作时有些技术缺乏经济性与便利性。本论文中,我们利用取向生长的各向异性,创造性地构造出一种新颖的籽晶/中间层结构——面内取向为45o的薄膜籽晶并结合具有潜在[110]边界的中间层。该结构先后在中间层和前驱体上实现了两次快速生长,使得块材的c畴生长区显着增大、性能提升10%。此工作不仅提出了一种有效提高块材性能的新途径,而且为取向生长的实际应用提供了启示。本论文所开展的工作为生长掺杂单晶提供了新思路,为近完全包晶反应的研究打下了基础,为LaBCO的深入研究创造了条件,完善了YBCO液相外延膜制备中过饱和度的精细调控,为REBCO块材性能的提高创造了新途径。希望借助于这些新想法、新思路、新途径,可以为其他功能材料的基础研究及实际应用提供启示。
王凯东[10]（2019）在《激光CVD外延生长NdBCO超导薄膜的研究》文中提出钕钡铜氧（NdBCO）超导薄膜因在强磁场下拥有高临界转变温度（Tc）与高临界电流密度（Jc）,且其本身的结晶质量与表面稳定性均优于目前研究最为广泛的钇钡铜氧（YBCO）薄膜,因而在超导电力技术、超导磁体技术、结型器件、微波应用和微弱电磁信号探测等领域拥有着更为巨大的应用潜力。本论文首先采用自主设计MOCVD沉积系统,以Nd（DPM）3,Ba（DPM/TMOD）2,Cu（DPM）2为前驱体,以Ar作为载气,以O2作为反应气,在LAO（100）基板上成功制备c轴取向NdBCO外延薄膜。在此基础之上,引入激光以激光化学气相沉积技术（激光CVD）对其改进,快速制备了高质量c轴取向NdBCO外延薄膜,并系统研究了工艺参数对薄膜物相结构、生长取向、显微形貌、沉积速率及超导性能的影响。在MOCVD工艺中分别研究了前驱体挥发组分、沉积温度、沉积压强、沉积距离对NdBCO薄膜物相、取向、形貌、结晶质量及沉积速率的影响。结果表明:将Nd源,Ba源,Cu源前驱体挥发比例设置为1:3.5-4.5:1.5时,可获得接近1:2:3标准化学计量比的膜内组分;随着沉积温度增大,薄膜取向依次由a,c轴混合取向至c轴取向再至a,c轴混合取向转变。在沉积温度1050-1080 oC之间薄膜为c轴外延生长,通过极图测试表明薄膜晶粒的a,b轴与基板LAO的a,b轴相互平行的外延关系;沉积压强的增大会降低薄膜沉积速率,同时会使其取向由c轴向a,c轴混合取向,再向a,c轴与其他取向混合进行转变;沉积距离的增加会迅速降低薄膜沉积速率,但会适当提高薄膜的结晶质量和取向性。然而,采用本论文MOCVD工艺所制备厚度超过1.3μm的NdBCO外延厚膜中普遍在靠近衬底端和表面端呈现出两种不同的断面结构,且薄膜质量较差。在激光CVD工艺中以前期MOCVD探究为基础分别研究了沉积温度、氧分压、厚度对NdBCO薄膜物相、取向、形貌、沉积速率、性能及应变弛豫的影响。结果表明:随着沉积温度增大,薄膜取向变化与MOCVD中变化趋势相似,依次由a,c轴混合取向至c轴取向再至a,c轴混合取向转变,薄膜在沉积温度760oC下为c轴外延生长,面内排列关系为NdBCO[100]∥LAO[010]和NdBCO[010]∥LAO[001],表面平整致密,Tc达到87 K;低氧分压的条件有利于c轴外延生长,但过度降低氧分压会使薄膜表面粗糙度增加,而在高氧分压下薄膜内容易生成a轴取向晶粒;随着薄膜厚度的增加,生长取向会由c轴向a,c轴混合取向转变,且伴有第二相Nd4Cu2O7生成,同时,NdBCO薄膜的ab面承受的压缩应变以及沿c轴的拉伸应变得到释放;激光CVD法相比于MOCVD法,沉积速率得到大大增强,最高沉积速率达到62.95μm/h,且其制备的薄膜在厚度为2.9μm时仍保持着致密均匀的断面结构,说明激光CVD技术在商业化制备ReBCO厚膜具有明显优势。
二、Fabrication and Properties of (Y,Gd)BCO Superconductors（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Fabrication and Properties of (Y,Gd)BCO Superconductors（论文提纲范文）
（1）GdBa2Cu3O7-x超导薄膜三维图形的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.前言 |
| 1.1 高温超导体 |
| 1.2 GdBCO及其多层膜 |
| 1.2.1 GdBCO超导体 |
| 1.2.2 GdBCO的晶体结构与外延生长 |
| 1.2.3 GdBCO及多层膜的研究现状 |
| 1.2.4 GdBCO薄膜及多层膜的制备方法 |
| 1.2.5 GdBCO多层膜的应用 |
| 1.2.6 多层膜中间层的选择 |
| 1.3 本论文的主要研究内容与意义 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 2.实验技术路线与方案 |
| 2.1 研究技术路线 |
| 2.2 实验所用仪器设备 |
| 2.2.1 薄膜制备设备 |
| 2.2.2 性能分析设备 |
| 2.3 实验所用化学试剂 |
| 3.底层GdBCO薄膜及微细图形的研究 |
| 3.1 无氟GdBCO溶胶的配置及凝胶膜的制备 |
| 3.2 GdBCO薄膜的热处理工艺研究 |
| 3.2.1 GdBCO薄膜相成分分析 |
| 3.2.2 GdBCO薄膜相取向分析 |
| 3.2.3 GdBCO薄膜的表面SEM测试 |
| 3.2.4 GdBCO薄膜超导性能分析 |
| 3.3 GdBCO溶胶的感光机理研究 |
| 3.3.1 GdBCO溶胶的紫外红外光谱分析 |
| 3.3.2 GdBCO凝胶膜的紫外感光性研究 |
| 3.4 GdBCO凝胶膜微细加工工艺探索 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.Gd_2O_3薄膜及微细图形的研究 |
| 4.1 Gd_2O_3溶胶的配置及凝胶膜的制备 |
| 4.2 Gd_2O_3溶胶的红外及紫外光谱分析 |
| 4.2.1 Gd_2O_3溶胶的红外分析 |
| 4.2.2 Gd_2O_3溶胶的紫外分析 |
| 4.3 Gd_2O_3热处理工艺的探索 |
| 4.3.1 在LAO基板上制备Gd_2O_3薄膜的XRD分析 |
| 4.3.2 在LAO基板上的Gd_2O_3/GdBCO双层膜的制备 |
| 4.3.3 Gd_2O_3/GdBCO双层膜的XRD分析 |
| 4.3.4 Gd_2O_3/GdBCO双层膜的性能测试 |
| 4.4 Gd_2O_3凝胶膜微细加工工艺的探索 |
| 4.5 小结 |
| 5.复合膜的研究及微细图形的套刻 |
| 5.1 800℃较低温度下GdBCO热处理工艺探索 |
| 5.1.1 800℃下GdBCO的 XRD分析 |
| 5.1.2 800℃下GdBCO的 SEM分析 |
| 5.1.3 不同温度下GdBCO的超导性能分析 |
| 5.2 GdBCO/Gd_2O_3/GdBCO三层膜的研究 |
| 5.2.1 GdBCO/Gd_2O_3/GdBCO三层膜的制备及XRD分析 |
| 5.2.2 GdBCO/Gd_2O_3/GdBCO三层膜的SEM分析 |
| 5.2.3 GBCO/Gd_2O_3/GdBCO三层膜超导性能测试 |
| 5.3 GdBCO/Gd_2O_3/GdBCO三维图形的套刻 |
| 5.3.1 Gd_2O_3膜的微细加工 |
| 5.3.2 Gd_2O_3/GdBCO双层膜的微细套刻 |
| 5.3.3 GdBCO线圈图形的微细加工 |
| 5.3.4 GBCO/Gd_2O_3/GdBCO三维图形的微细套刻 |
| 5.4 小结 |
| 6.结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（2）双面双轴织构YBCO涂层导体MOCVD工艺的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导材料的发展历程 |
| 1.2 超导材料的特性以及其实际应用 |
| 1.3 高温超导带材的结构与制备路线 |
| 1.3.1 YBCO的性质 |
| 1.3.2 YBCO带材的结构与缓冲层制备技术 |
| 1.3.3 YBCO超导层的制备技术 |
| 1.4 论文选题依据及研究内容 |
| 第二章 实验方法与测试技术 |
| 2.1 实验方法 |
| 2.1.1 MOCVD系统介绍 |
| 2.1.2 实验流程 |
| 2.2 Y(Gd)BCO带材测试方法 |
| 2.2.1 台阶仪 |
| 2.2.2 X射线衍射仪 |
| 2.2.3 TEM透射电子显微镜 |
| 2.2.4 SEM扫描电镜与EDS能谱分析仪 |
| 2.2.5 超导性能测试 |
| 第三章 基带电加热技术 |
| 3.1 基带电加热技术介绍 |
| 3.2 基带电加热装置的优化 |
| 3.3 不同厚度基带的对比研究 |
| 第四章 高性能Y(Gd)BCO薄膜制备工艺研究 |
| 4.1 沉积速率对Y(Gd)BCO薄膜的影响 |
| 4.1.1 沉积速率与膜厚的关系 |
| 4.1.2 沉积速率对Y(Gd)BCO薄膜结构的影响 |
| 4.1.3 沉积速率对Y(Gd)BCO薄膜表面形貌的影响 |
| 4.1.4 沉积速率对Y(Gd)BCO薄膜超导性能的影响 |
| 4.2 加热电流对Y(Gd)BCO薄膜的影响 |
| 4.2.1 加热电流对Y(Gd)BCO薄膜结构的影响 |
| 4.2.2 加热电流对Y(Gd)BCO薄膜表面形貌的影响 |
| 4.2.3 加热电流对Y(Gd)BCO薄膜超导性能的影响 |
| 4.3 前驱体溶液中金属有机源配比研究 |
| 4.3.1 Ba金属有机源含量对Y(Gd)BCO薄膜的影响 |
| 4.3.2 Cu金属有机源含量对Y(Gd)BCO薄膜的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 高性能双面Y(Gd)BCO带材的制备工艺研究 |
| 5.1 双面Y(Gd)BCO薄膜制备工艺研究 |
| 5.1.1 双面Y(Gd)BCO薄膜结构介绍 |
| 5.1.2 双喷淋头设计 |
| 5.1.3 双面Y(Gd)BCO薄膜的对比研究 |
| 5.2 多层Y(Gd)BCO薄膜制备工艺研究 |
| 5.2.1 膜厚对超导性能的影响 |
| 5.2.2 单次沉积与多次沉积Y(Gd)BCO厚膜的对比研究 |
| 5.2.3 多层Y(Gd)BCO薄膜的制备 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（3）双定子高温超导励磁场调制电机的分析与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| §1.1.选题背景及意义 |
| §1.2.超导材料发展及应用简介 |
| §1.2.1.超导体概述 |
| §1.2.2.超导线材发展简介 |
| §1.2.3.超导块材发展简介 |
| §1.3.高温超导电机的发展现状 |
| §1.3.1.动态密封超导电机 |
| §1.3.2.静态密封超导电机 |
| §1.3.3.磁场调制类超导电机 |
| §1.4.本课题研究内容与论文结构 |
| §1.4.1.课题研究主要内容 |
| §1.4.2.论文结构 |
| 参考文献 |
| 第2章 双定子高温超导励磁场调制电机拓扑结构研究 |
| §2.1.引言 |
| §2.2.双定子高温超导励磁场调制电机拓扑结构 |
| §2.3.双定子高温超导励磁场调制电机工作原理 |
| §2.4.双定子高温超导励磁场调制电机预防超导磁体失超的能力 |
| §2.5.双定子高温超导励磁场调制电机拓扑结构演化 |
| §2.6.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 磁场调制超导电机中电枢反应对超导线圈的影响及抑制方法 |
| §3.1.引言 |
| §3.2.磁场调制超导电机与超导同步电机电枢反应的比较 |
| §3.2.1.超导同步电机中电枢反应对超导线圈的影响 |
| §3.2.2.磁场调制超导电机电枢反应对超导线圈的影响 |
| §3.3.抑制电枢反应对超导线圈影响的策略研究 |
| §3.3.1.阻尼绕组屏蔽层 |
| §3.3.2.复合式电磁屏蔽层 |
| §3.4.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 基于气隙磁场调制理论的双定子超导励磁场调制电机数学模型研究 |
| §4.1.引言 |
| §4.2.气隙磁场调制理论 |
| §4.3.双定子高温超导励磁场调制电机数学模型 |
| §4.3.1.励磁磁动势模型 |
| §4.3.2.电枢磁动势模型 |
| §4.3.3.等效气隙模型 |
| §4.3.4.阻尼绕组屏蔽层模型 |
| §4.4.数学模型的分析结果及有限元验证 |
| §4.4.1.气隙磁通密度 |
| §4.4.2.电枢绕组反电动势 |
| §4.4.3.电磁转矩 |
| §4.4.4.阻尼绕组的焦耳损耗 |
| §4.5.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 10k W双定子高温超导励磁场调制电机的设计与制造 |
| §5.1.引言 |
| §5.2.极槽配合设计 |
| §5.3.电磁参数设计 |
| §5.4.超导线圈设计 |
| §5.5.电磁屏蔽层设计 |
| §5.6.电磁性能分析 |
| §5.7.超导磁体热负荷估算 |
| §5.7.1.电流引线传导热 |
| §5.7.2.支撑架传导热 |
| §5.7.3.环境温度辐射热量 |
| §5.7.4.超导线圈的交流损耗 |
| §5.7.5.过冷液氮的流量设计 |
| §5.8.10 kW DSHTS-FMM样机制造 |
| §5.8.1.超导磁体制造 |
| §5.8.2.样机部件制造 |
| §5.8.3.样机装配 |
| §5.9.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 双定子高温超导励磁场调制电机的试验平台与试验研究 |
| §6.1.引言 |
| §6.2.DSHTS-FMM样机的试验平台简介 |
| §6.3.DSHTS-FMM样机的试验研究 |
| §6.3.1.超导线圈的临界电流测量 |
| §6.3.2.超导磁体的临界电流测量 |
| §6.3.3.DSHTS-FMM样机试验 |
| §6.4.本章小结 |
| 第7章 10 MW双定子高温超导场调制直驱风力发电机的概念设计与性能分析 |
| §7.1.引言 |
| §7.2. 10 MW双定子高温超导场调制直驱风力发电机的设计 |
| §7.2.1.拓扑结构设计 |
| §7.2.2.超导线材选择 |
| §7.2.3.低温杜瓦的设计 |
| §7.2.4.极对数组合的设计 |
| §7.2.5.磁负荷与电负荷的设计 |
| §7.3.10 MW双定子高温超导场调制直驱发电机电磁性能分析 |
| §7.4. 10MW概念性直驱风力发电机的对比分析 |
| §7.4.1.DSHTS-FMDDG重量估算 |
| §7.4.2.非导磁性内定子DSHTS-FMDDG |
| §7.4.3.DSHTS-FMDDG功率密度对比 |
| §7.5.本章小结 |
| 参考文献 |
| 第8章 总结与展望 |
| §8.1.全文总结 |
| §8.2.课题展望 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（4）第二代高温超导REBCO带材超导接头的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 超导材料 |
| 1.2.1 超导电性概述 |
| 1.2.2 超导材料的探索与发展 |
| 1.3 REBCO高温超导体 |
| 1.3.1 基本物理特性 |
| 1.3.2 REBCO超导带材 |
| 1.4 REBCO带材接头技术的研究现状 |
| 1.4.1 非超导接头技术 |
| 1.4.2 超导接头技术 |
| 1.5 论文研究工作和安排 |
| 第2章 实验方案设计与表征方法 |
| 2.1 实验方案设计 |
| 2.1.1 REBCO带材结构示意图 |
| 2.1.2 REBCO带材金属稳定层的剥离 |
| 2.1.3 REBCO带材表面加工微孔 |
| 2.1.4 REBCO带材熔融扩散原子技术 |
| 2.1.5 REBCO带材液相辅助烧结和织构融合技术 |
| 2.1.6 REBCO带材中间介质连接技术 |
| 2.1.7 连接压力的施加 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 酸度计 |
| 2.2.2 X射线衍射分析仪 |
| 2.2.3 拉曼光谱仪 |
| 2.2.4 扫描电子显微镜 |
| 2.2.5 原子力显微镜 |
| 2.2.6 四端法测量 |
| 2.2.7 磁性测量 |
| 2.2.8 COMSOL软件 |
| 2.2.9 LAMMPS软件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 化学腐蚀对YGd BCO带材结构及超导性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.3 结果及讨论 |
| 3.3.1 腐蚀液比例对Ic和腐蚀时间的影响 |
| 3.3.2 腐蚀温度对带材结构和超导性能的影响 |
| 3.3.3 腐蚀时间对带材结构和超导性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 人工微孔对YGd BCO带材超导性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.3 结果及讨论 |
| 4.3.1 不同微孔直径对带材Ic的影响 |
| 4.3.2 不同微孔间距对带材Ic和Tc的影响 |
| 4.3.3 微孔对带材低场下Ic的各向异性的影响 |
| 4.3.4 微孔对带材交流损耗的影响 |
| 4.3.5 微孔带材的电磁仿真 |
| 4.3.6 微孔带材接头处的表面微结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 熔融扩散法制备YGd BCO带材超导接头的工艺及其性能的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.3.1 不同热处理温度对Ag层微结构的影响 |
| 5.3.2 不同热处理温度对带材结构和性能的影响 |
| 5.3.3 不同带材YGd/YBCO层的表面粗糙度 |
| 5.3.4 不同带材接头处的表面微结构和超导性能 |
| 5.3.5 界面处原子扩散的动力学模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 液相辅助烧结和织构融合法制备YGd BCO带材超导接头的工艺及其性能的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 液相辅助烧结工艺的研究 |
| 6.3.2 织构融合工艺的研究 |
| 6.3.3 超导接头的界面微结构及性能 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 中间介质法制备YGd BCO带材超导接头的工艺探索 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验 |
| 7.2.1 快速分解热处理 |
| 7.2.2 成相热处理 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 不同带材YGd/YBCO层的表面粗糙度 |
| 7.3.2 不同带材YGd/YBCO层表面薄膜的生长形貌 |
| 7.3.3 薄膜外延生长的成相热处理 |
| 7.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 1.本文工作总结及创新点 |
| 2.进一步研究的工作及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及科研成果 |
（5）大尺寸高性能SmBCO块材制备和高热稳定性NdBCO薄膜籽晶研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导 |
| 1.1.1 超导现象 |
| 1.1.2 超导体的零电阻特性 |
| 1.1.3 迈斯纳效应 |
| 1.1.4 约瑟夫森效应 |
| 1.1.5 超导体的临界电流密度(J_c)和磁场强度(H_c) |
| 1.2 超导理论的发展 |
| 1.2.1 Pippard-London方程 |
| 1.2.2 金兹堡-朗道方程 |
| 1.2.3 BCS理论 |
| 1.3 高温超导体的发展 |
| 1.4 高温超导材料的应用 |
| 1.4.1 高温超导材料在强电方面的应用 |
| 1.4.2 高温超导材料在弱电方面的应用 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 REBCO高温超导体相关系和制备、表征手段 |
| 2.1 相图知识 |
| 2.1.1 Y-Ba-Cu-O系统的相关系 |
| 2.1.2 Sm-Ba-Cu-O和 Nd-Ba-Cu-O系统的相关系 |
| 2.2 REBCO高温超导块材制备方法 |
| 2.2.1 固态反应法 |
| 2.2.2 顶部籽晶熔融生长法(TSMG) |
| 2.2.3 顶部籽晶熔渗法(TSIG) |
| 2.3 REBCO高温超导块材表征手段 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 光学显微镜 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高性能SMBCO块材的生长研究 |
| 3.1 Sm BCO块材的研究背景 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SmBCO开裂问题 |
| 3.3.2 大尺寸样品 |
| 3.3.3 形核机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 镁掺杂NDBCO/YBCO/MGO过热薄膜籽晶 |
| 4.1 研究背景介绍 |
| 4.1.1 在REBCO块材生长中传统籽晶的介绍 |
| 4.1.2 REBCO薄膜籽晶的过热特性在块材生长中的应用 |
| 4.2 新型镁掺杂NdBCO/YBCO/MgO薄膜籽晶的过热分析和应用 |
| 4.2.1 实验过程 |
| 4.2.2 镁掺杂Nd BCO薄膜热稳定性 |
| 4.2.3 籽晶结构 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结束语 |
| 5.1 主要工作与创新点 |
| 5.2 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
| 发明专利及状态 |
| 获奖情况 |
（6）高温超导涂层导体和线圈的层离与载流退化行为研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 超导材料的发现与发展 |
| 1.1.2 二代高温超导涂层导体的发展 |
| 1.1.3 二代高温超导涂层导体在磁体与电缆中的应用 |
| 1.1.4 二代高温超导涂层导体应用中存在的问题和挑战 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 二代高温超导涂层导体层离特性的实验研究 |
| 1.2.2 高温超导线圈输运性能退化的相关研究 |
| 1.2.3 层离演化计算方法的相关研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 高温超导基本电磁理论和复合材料层离演化本构 |
| 2.1 高温超导电磁理论 |
| 2.1.1 Maxwell方程组 |
| 2.1.2 超导体E-J本构 |
| 2.1.3 高温超导体电磁数值方法 |
| 2.2 复合材料层离演化本构 |
| 2.2.1 内聚力模型 |
| 2.2.2 有限元求解方法 |
| 2.2.3 内聚力模型在二代高温超导涂层导体的应用 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 二代高温超导涂层导体剥离行为的分析 |
| 3.1 二代高温超导涂层导体的剥离模型 |
| 3.1.1 剥离模型的建立 |
| 3.1.2 基本方程 |
| 3.2 剥离强度和层离特征 |
| 3.2.1 数值模型的验证 |
| 3.2.2 剥离强度与层离特征分析 |
| 3.2.3 剥离强度的影响因素 |
| 3.3 热残余应力和基体厚度对剥离强度的影响 |
| 3.3.1 二代高温超导涂层导体复合过程及层间条件设置 |
| 3.3.2 热残余应力和界面应力分布特征 |
| 3.3.3 基体厚度对剥离强度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多层堆叠超导带的电磁层离行为研究 |
| 4.1 多层堆叠超导带电磁层离模型 |
| 4.1.1 模型的建立 |
| 4.1.2 电磁力的计算 |
| 4.2 单个超导带电磁层离特征的分析 |
| 4.2.1 模型的验证 |
| 4.2.2 输运电流情况 |
| 4.2.3 外加磁场情况 |
| 4.3 多层堆叠超导带电磁层离特征的分析 |
| 4.3.1 输运电流情况 |
| 4.3.2 外加磁场情况 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 高温超导线圈的层离与载流退化行为研究 |
| 5.1 高温超导线圈热-力-电-磁模型 |
| 5.1.1 热传导分析 |
| 5.1.2 热应力分析 |
| 5.1.3 层离分析 |
| 5.1.4 电磁场分析 |
| 5.2 高温超导线圈输运性能退化 |
| 5.2.1 高温超导线圈热-力-电-磁分布特征 |
| 5.2.2 不考虑热应力时超导线圈的E-I特征 |
| 5.2.3 考虑热应力时超导线圈的E-I特征 |
| 5.3 超导线圈退化程度的影响因素 |
| 5.3.1 超导带残余载流性能 |
| 5.3.2 层离强度 |
| 5.3.3 环氧树脂使用量和绝缘带厚度 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）基于近场动力学的超导块材及复合线材断裂行为的理论研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 超导体的基本特性和发展概况 |
| 1.1.2 实用型超导体中的力学问题 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 高温超导体的电磁行为与力学行为研究 |
| 1.2.2 CICC导体的力学行为研究 |
| 1.2.3 近场动力学方法在断裂问题中的应用 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 PD方法的基本理论 |
| 2.1 连续介质力学理论 |
| 2.1.1 基本方程 |
| 2.1.2 有限元方法 |
| 2.2 常规态基PD方法 |
| 2.2.1 运动控制方程 |
| 2.2.2 常规态基PD理论 |
| 2.2.3 键基PD理论 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.2.5 体积修正和表面效应 |
| 2.3 本章小节 |
| 第三章 超导块材断裂行为的数值模拟—电磁模型 |
| 3.1 电磁模型 |
| 3.1.1 超导理论 |
| 3.1.2 脉冲场磁化方法 |
| 3.1.3 H方法 |
| 3.1.4 计算结果和讨论 |
| 3.2 键基PD方法的计算体系 |
| 3.2.1 键基PD理论 |
| 3.2.2 键的断裂判定准则 |
| 3.2.3 时域积分和结果验证 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 预设中心裂纹 |
| 3.3.2 预设中心裂纹和孔洞(银夹杂) |
| 3.3.3 预设交叉裂纹 |
| 3.3.4 预设中心裂纹和多个银夹杂 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 超导块材断裂行为的数值模拟—电磁-热耦合模型 |
| 4.1 电磁-热耦合模型 |
| 4.1.1 基本模型 |
| 4.1.2 结果与讨论 |
| 4.2 常规态基PD方法的计算体系 |
| 4.3 PD方法中的J积分 |
| 4.3.1 断裂力学中的J积分-无温度应力 |
| 4.3.2 断裂力学中的J积分-存在温度应力 |
| 4.3.3 PD理论中的J积分-无温度应力 |
| 4.3.4 PD理论中的J积分-存在温度应力 |
| 4.4 计算结果与讨论 |
| 4.4.1 预设中心裂纹 |
| 4.4.2 预设偏心裂纹 |
| 4.4.3 预设中心裂纹和孔洞(银夹杂) |
| 4.4.4 预设圆孔和边界裂纹 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 卢瑟福电缆中超导股线力学行为的数值模拟 |
| 5.1 准静态问题的PD方法 |
| 5.2 互作用积分法 |
| 5.2.1 验证准静态问题的应力强度因子与裂纹扩展路径 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 纵截面在横向力作用下的力学行为 |
| 5.3.2 横截面在横向力作用下的力学行为 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 CICC导体中超导股线的力学行为研究 |
| 6.1 CICC导体的理论建模 |
| 6.1.1 二维直梁模型 |
| 6.1.2 三维弹性细杆理论 |
| 6.1.3 计算结果 |
| 6.2 二维不完全接触模型 |
| 6.2.1 Hertz接触理论 |
| 6.2.2 平面条带的接触压力 |
| 6.2.3 位移和应力分布 |
| 6.2.4 模型的验证 |
| 6.3 计算结果和讨论 |
| 6.4 本章小节 |
| 第七章 结束语 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（8）基于无氟PA-MOD法的Co3+掺杂GdBa2Cu3O7-σ薄膜的外延生长及超导性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导体的基本特性 |
| 1.1.1 零电阻效应 |
| 1.1.2 迈斯纳(Meissner)效应 |
| 1.1.3 约瑟夫森效应 |
| 1.2 超导体的三个重要临界参数 |
| 1.2.1 临界转变温度 |
| 1.2.2 临界电流密度 |
| 1.2.3 临界磁场 |
| 1.3 超导体的发展历程 |
| 1.4 超导体商业化应用 |
| 1.5 REBCO超导体 |
| 1.5.1 晶体结构 |
| 1.5.2 外延生长简介 |
| 1.5.3 薄膜的制备技术 |
| 1.6 本文主要研究内容和结构 |
| 第二章 实验方案和表征手段 |
| 2.1 实验方案 |
| 2.1.1 实验步骤 |
| 2.1.2 GdBCO前驱溶液的配制 |
| 2.1.3 基片的选择与清洗 |
| 2.1.4 GdBCO前驱薄膜的制备 |
| 2.1.5 薄膜的热处理工艺 |
| 2.2 表征手段 |
| 2.2.1 晶体结构分析 |
| 2.2.2 表面形貌和组分分析 |
| 2.2.3 表面粗糙度分析 |
| 2.2.4 超导性能的分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 高性能GdBCO超导薄膜的Co~(3+)掺杂量的优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.3 结果及讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Co~(3+)掺杂GdBCO超导薄膜的低温外延生长及机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.3 结果及讨论 |
| 4.3.1 Co~(3+)掺杂对GdBCO薄膜的成相温区的影响 |
| 4.3.2 Co~(3+)掺杂诱导薄膜低温外延生长的机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于Co~(3+)掺杂的GdBCO薄膜的快速织构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.3 结果及讨论 |
| 5.3.1 短时烧结制备GdBCO薄膜 |
| 5.3.2 超导接头制备工艺可行性探索 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论和工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（9）REBCO超导单晶/块体/膜制备中的元素替代及取向生长研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导现象的发现及超导理论的发展 |
| 1.2 超导体的物理特性 |
| 1.3 超导材料的发展历程 |
| 1.4 高温超导材料的晶体结构 |
| 1.5 高温超导材料的应用 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 晶体生长理论及REBCO超导材料的制备与表征 |
| 2.1 晶体生长的热力学与动力学 |
| 2.2 REBCO高温超导材料的相关系 |
| 2.3 REBCO高温超导材料的制备方法 |
| 2.4 REBCO高温超导材料的表征手段 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)单晶的生长研究 |
| 3.1 YBCO铜位替代的研究背景 |
| 3.2 铁添加氧化钇坩埚生长YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)单晶 |
| 3.2.1 传统方法生长均匀掺杂单晶的难点 |
| 3.2.2 铁添加氧化钇坩埚对单晶均匀性的改善 |
| 3.2.3 铁添加氧化钇坩埚对液体性质的影响 |
| 3.3 顶部籽晶熔融法生长YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)准单晶 |
| 3.3.1 YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)准单晶的形貌特征和超导性能 |
| 3.3.2 近完全包晶反应现象及其产生原因 |
| 3.3.3 其他替代元素的近完全包晶反应研究 |
| 3.3.4 近完全包晶反应在YBCO块材制备方面的应用 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 La_(1+x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)块材的生长研究 |
| 4.1 La_(1+x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)超导材料研究背景 |
| 4.2 La_(1+x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)体系过饱和度的控制 |
| 4.2.1 钡铜比对过饱和度的影响 |
| 4.2.2 La422 含量对过饱和度的影响 |
| 4.3 冷速对La_(1+x)Ba_(2-x)Cu_3O_(7-δ)超导性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 REBa_2Cu_3O_(7-δ)的取向生长及其应用 |
| 5.1 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导膜取向生长的调控 |
| 5.1.1 溶液过饱和度对YBCO膜外延取向的影响及其调控 |
| 5.1.2 YBCO超导膜在过饱和度影响下的结构演变 |
| 5.1.3 a轴膜上镶嵌c轴晶粒的外延结构的探索 |
| 5.2 REBa_2Cu_3O_(7-δ)生长速度的各向异性及其应用 |
| 5.2.1 REBCO块材的a、c畴生长区以及(110)快速生长面 |
| 5.2.2 中间层对REBCO超导块材生长的多种作用 |
| 5.2.3 用于增大REBCO块材c畴生长区的新型籽晶/中间层结构 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
| 发明专利及状态 |
| 获奖情况 |
（10）激光CVD外延生长NdBCO超导薄膜的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超导材料的发展历程 |
| 1.3 高温超导材料的应用现状与研究意义 |
| 1.3.1 高温超导材料的应用现状 |
| 1.3.2 高温超导材料的研究意义 |
| 1.4 NdBCO的结构与制备方法 |
| 1.4.1 NdBCO的晶体结构 |
| 1.4.2 NdBCO薄膜的制备方法 |
| 1.5 本论文研究内容与创新点 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 创新点 |
| 第二章 实验与测试 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.1.1 衬底材料 |
| 2.1.2 前驱体 |
| 2.1.3 气体 |
| 2.2 实验方法与设备 |
| 2.2.1 激光化学气相沉积方法 |
| 2.2.2 激光化学气相沉积设备介绍 |
| 2.3 NdBCO外延薄膜制备技术路线 |
| 2.4 NdBCO薄膜的测试与表征 |
| 2.4.1 结构分析 |
| 2.4.2 形貌分析 |
| 2.4.3 性能测试 |
| 第三章 MOCVD外延生长Nd BCO超导薄膜 |
| 3.1 前驱体挥发组分外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 3.1.1 不同前驱体摩尔挥发比例下制备NdBCO薄膜的工艺条件 |
| 3.1.2 前驱体摩尔挥发比例对制备NdBCO薄膜膜内组分的影响 |
| 3.1.3 前驱体摩尔挥发比例对制备NdBCO薄膜物相及取向的影响 |
| 3.1.4 前驱体摩尔挥发比例对制备NdBCO薄膜微观结构的影响 |
| 3.2 沉积温度对外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 3.2.1 不同沉积温度下制备NdBCO薄膜的工艺条件 |
| 3.2.2 沉积温度对NdBCO薄膜生长取向的影响 |
| 3.2.3 沉积温度对NdBCO薄膜微观结构的影响 |
| 3.3 沉积压强对外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 3.3.1 不同沉积压强下制备NdBCO薄膜的工艺条件 |
| 3.3.2 沉积压强对NdBCO薄膜生长取向的影响 |
| 3.4 沉积距离外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 3.4.1 不同沉积距离下制备NdBCO薄膜的工艺条件 |
| 3.4.2 不同沉积距离对NdBCO薄膜物相和生长取向的影响 |
| 3.4.3 不同沉积距离对NdBCO薄膜微观结构的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 激光CVD外延生长Nd BCO超导薄膜 |
| 4.1 沉积温度对外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 4.1.1 不同沉积温度下制备NdBCO外延薄膜的工艺参数 |
| 4.1.2 沉积温度对制备NdBCO外延薄膜的生长取向的影响 |
| 4.1.3 沉积温度对制备NdBCO外延薄膜的形貌的影响 |
| 4.1.4 沉积温度对制备NdBCO外延薄膜的超导性能的影响 |
| 4.2 氧分压对外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 4.2.1 不同氧分压下制备NdBCO外延薄膜的工艺参数 |
| 4.2.2 氧分压对NdBCO薄膜的物相及生长取向的影响 |
| 4.2.3 氧分压对NdBCO薄膜的微观形貌的影响 |
| 4.3 厚度对外延生长Nd BCO薄膜的影响 |
| 4.3.1 激光CVD制备不同厚度NdBCO外延薄膜的工艺参数 |
| 4.3.2 激光CVD对NdBCO外延薄膜厚度的控制及沉积速率 |
| 4.3.3 NdBCO薄膜厚度对其生长取向的影响 |
| 4.3.4 NdBCO薄膜厚度对其微观结构的影响 |
| 4.3.5 NdBCO薄膜厚度对其应变弛豫的影响 |
| 4.4 激光CVD与 MOCVD外延生长Nd BCO薄膜的对比 |
| 4.4.1 MOCVD与激光CVD的沉积原理对比 |
| 4.4.2 MOCVD与激光CVD的结构对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文、申请专利情况 |
四、Fabrication and Properties of (Y,Gd)BCO Superconductors（论文参考文献）
- [1]GdBa2Cu3O7-x超导薄膜三维图形的制备[D]. 杨琳娜. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]双面双轴织构YBCO涂层导体MOCVD工艺的研究[D]. 杨帆. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]双定子高温超导励磁场调制电机的分析与设计[D]. 朱新凯. 东南大学, 2021
- [4]第二代高温超导REBCO带材超导接头的制备及性能研究[D]. 王明江. 西南交通大学, 2020(06)
- [5]大尺寸高性能SmBCO块材制备和高热稳定性NdBCO薄膜籽晶研究[D]. 尹伊倩. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]高温超导涂层导体和线圈的层离与载流退化行为研究[D]. 段育洁. 兰州大学, 2020(01)
- [7]基于近场动力学的超导块材及复合线材断裂行为的理论研究[D]. 茹雁云. 兰州大学, 2019(02)
- [8]基于无氟PA-MOD法的Co3+掺杂GdBa2Cu3O7-σ薄膜的外延生长及超导性能研究[D]. 霍堡垒. 西南交通大学, 2019(03)
- [9]REBCO超导单晶/块体/膜制备中的元素替代及取向生长研究[D]. 钱俊. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]激光CVD外延生长NdBCO超导薄膜的研究[D]. 王凯东. 武汉理工大学, 2019(07)