本文關(guān)鍵詞：微米尺度NbTi超導(dǎo)材料的低溫力學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：ITER計(jì)劃是我國(guó)目前參與最大的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一,主要功能是驗(yàn)證和平利用核聚變的可能性。該裝置的實(shí)現(xiàn)原理是通過(guò)托克馬克(tokamak)磁體產(chǎn)生巨大磁場(chǎng)以約束高溫等離子體,從而實(shí)現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng)。托克馬克磁體中使用4.5K液氦流冷卻Nb Ti或Nb3Sn繞制管狀電纜超導(dǎo)體(簡(jiǎn)稱CICC導(dǎo)體)。其中微米尺度Nb Ti單絲是構(gòu)成Nb Ti/Cu超導(dǎo)復(fù)合絲的主要部分,研究該超導(dǎo)絲的力學(xué)性能成為CICC導(dǎo)體乃至托克馬克磁體結(jié)構(gòu)安全性、功能性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。另一方面,微機(jī)電系統(tǒng)、微器件大量采用尺度在微米或亞微米量級(jí)的銅絲、金屬薄膜等微尺度材料,這些材料低溫力學(xué)性能的研究將為這種器件的低溫應(yīng)用提供保障,因此針對(duì)微米尺度材料的低溫性能研究不論是從面向國(guó)家的需求,還是學(xué)科前沿均具有重要的科學(xué)意義�？紤]微尺度材料低溫力學(xué)性能測(cè)試的需要,在華中科技大學(xué)研制的纖維材料拉伸機(jī)的基礎(chǔ)上自行研制了溫度精確控制的裝置,實(shí)現(xiàn)了微尺度材料在低溫環(huán)境下的力學(xué)性能測(cè)試。采用該裝置對(duì)不同直徑、不同拉伸速率及不同溫度下微米級(jí)銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)試結(jié)果表明,低溫下不同直徑的微米級(jí)銅絲有尺度效應(yīng),然而在常溫下沒有明顯的尺度效應(yīng)。常溫和低溫下5-30mm/min區(qū)間的拉伸速率對(duì)微米銅絲的影響不明顯。不同溫度下35μm和50μm銅絲的楊氏模量和抗拉強(qiáng)度表現(xiàn)出溫度依賴性,抗拉強(qiáng)度和楊氏模量均與溫度變化成線性關(guān)系,但屈服強(qiáng)度隨著溫度變化不明顯。為了研究液氮環(huán)境Nb Ti超導(dǎo)細(xì)絲的力學(xué)性能,我們另外設(shè)計(jì)了一套在常溫和液氮環(huán)境下微尺度材料拉伸的實(shí)驗(yàn)裝置,采用該裝置對(duì)微米尺度不同直徑的Nb Ti細(xì)絲、兩絲絞線、三絲絞線進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。測(cè)試結(jié)果表明,微米尺度Nb Ti細(xì)絲在常溫和液氮環(huán)境下沒有尺度效應(yīng),從拉伸曲線的初始段和卸載段計(jì)算得到結(jié)果在數(shù)值上變化不大。通過(guò)對(duì)7μm Nb Ti細(xì)絲進(jìn)行十次重復(fù)加卸載實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),與拉伸曲線相比有明顯的退化現(xiàn)象。最后,通過(guò)對(duì)比細(xì)絲絞線結(jié)構(gòu)常、低溫下的結(jié)果發(fā)現(xiàn),常溫下絞線結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度與單絲相比變化不明顯,而低溫下呈顯著增強(qiáng)趨勢(shì),主要原因是低溫下絲間的摩擦作用不可忽略。
【關(guān)鍵詞】：微米尺度 尺度效應(yīng) 微米銅絲 NbTi超導(dǎo)絲 不同溫度 細(xì)絲絞線
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM26
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 本文的主要工作13-15
• 第二章 微米級(jí)銅絲的低溫力學(xué)性能研究15-29
• 2.1 引言15
• 2.2 可視化變溫環(huán)境纖維材料拉伸試驗(yàn)機(jī)15-21
• 2.2.1 儀器操作步驟18-21
• 2.3 測(cè)試結(jié)果及討論21-28
• 2.3.1 不同直徑的拉伸21-23
• 2.3.2 不同拉伸速率的拉伸23-25
• 2.3.3 不同溫度的拉伸25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 NbTi纖維絲的常低溫力學(xué)性能研究29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 測(cè)試裝置29-31
• 3.3 測(cè)試結(jié)果及討論31-38
• 3.3.1 微米尺度NbTi細(xì)絲的加卸載實(shí)驗(yàn)32-34
• 3.3.2 不同直徑NbTi細(xì)絲的拉伸34-36
• 3.3.3 不同NbTi絞線的拉伸36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 總結(jié)與展望40-42
• 4.1 主要結(jié)論40
• 4.2 工作展望40-42
• 參考文獻(xiàn)42-45
• 在校期間的研究成果45-46
• 致謝46

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本文編號(hào)：405797