【摘要】：高溫超導材料具有較高的臨界溫度,臨界磁場和臨界電流。在能源,交通,醫(yī)療,科研等領(lǐng)域有著很大的應用潛力。面向?qū)嶋H應用的超導材料的改進和研發(fā)已成為超導科學研究的熱點問題,其中Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)(Bi2212)線材由于其優(yōu)異的超導性能和獨特的材料結(jié)構(gòu),在工程應用中有著很大的潛力。Bi2212多芯絲超導復合材料由許多細微的超導芯絲,銀質(zhì)基體和合金外套層組成。Bi2212是一種類陶瓷材料,其本身韌性很差,在力學載荷下極易發(fā)生斷裂從而降低線材的臨界電流。由于制備手段的限制,成品的Bi2212線材中存在大量空隙和夾雜,這使得材料在力載荷下的臨界電流退化更加嚴重。其次,Bi2212的超導性能與其組分元素的比例密切相關(guān)。本文主要針對Bi2212線材的力電性能進行研究�；诶碚撃Ｐ头治隽司�材臨界電流密度和力學強度的變化規(guī)律以及應力應變特性,結(jié)合數(shù)值結(jié)果討論了參數(shù)的影響并對Bi2212線材的優(yōu)化提出一些有價值的參考。第二章對Bi2212多芯絲線材在受壓時臨界電流退化的問題進行了研究。Bi2212線材可以被近似看作一種纖維增強的復合材料進行分析,通過雙組分的屈曲模型,考慮空隙和熱殘余應力的影響,可以得到Bi2212線材在受壓情況下的芯絲屈曲波長和載荷的關(guān)系。結(jié)合已有實驗數(shù)據(jù),建立線材臨界電流和壓縮載荷的關(guān)系,并對線材中各參數(shù)的影響進行了分析。最后,考慮了芯絲中的橋接對屈曲行為的影響,使用有限元分法進行了定性的分析。第三章對Bi2212多芯絲線材在受拉時超導線材的強度進行了研究。通過使用多級模型,同時考慮計算模型的斷裂芯絲的載荷傳遞和失效穩(wěn)定性的影響,得到在給定載荷下線材的失效概率。通過計算發(fā)現(xiàn)線材中芯絲束的強度具有尺寸效應,且受到基體剪切強度的影響。第四章對Bi2212多芯絲線材在承載電流時的臨界電流特性進行了研究。電流在缺陷處的分布可以由基本電學定理得到。由于超導體的分流行為和脆性材料的斷裂行為有著很多的相似之處,第三章使用的多級遞推模型在這里依然適用。通過計算可以得到線材在承載電流時的失效概率,并發(fā)現(xiàn)線材在承載電流時同樣表現(xiàn)出了明顯的尺寸效應,進一步對線材的電學參數(shù)及計算模型的合理性進行了相關(guān)的討論。第五章對Bi2212多芯絲線材受拉伸載荷時應力應變特性進行了研究。通過建立包含隨機變量的短纖維錯位排列的纖維束半解析模型,對外加載荷不斷增大過程中芯絲束的斷裂過程進行模擬,并以此計算出線材拉伸曲線。計算得到的數(shù)值結(jié)果與已有的實驗結(jié)果有著很高的匹配程度。
【圖文】：

技術(shù)投入工程應用。中間經(jīng)歷了相對漫長的發(fā)展過程。直到現(xiàn)在，超導技術(shù)在基礎(chǔ)研究及工程應用中依然存在很多問題。因此，超導科學的相關(guān)研究依然有著十分重要的意義。本章首先對超導科學理論的發(fā)展進行簡單的回顧，之后對超導材料的發(fā)展進行介紹，最后特別介紹了 Bi2212 多芯絲超導線材的一些相關(guān)研究。1.1 超導科學簡介1.1.1 超導發(fā)展簡介按照超導科學的發(fā)展歷程，人們對于超導的相關(guān)研究大致可以分為以下三個階段[1]：首先，在超導發(fā)現(xiàn)后的近五十年，是人們對超導現(xiàn)象的探索和認識的階段，其間科學家們建立了許多超導相關(guān)理論，力求闡述超導的本質(zhì)；隨后三十年中，隨著實驗室技術(shù)的快速發(fā)展，超導材料，超導電子器件等領(lǐng)域不斷發(fā)展，為超導技術(shù)的應用儲備了寶貴的經(jīng)驗；直到 1986 年，高溫同氧化物超導體的發(fā)現(xiàn)使人們似乎找到了超導應用的可能。目前，超導技術(shù)已在電能輸送,線圈儲能,磁懸浮列車,受控熱核反應等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出極高的應用價值。

大學碩士研究生學位論文 第一章 知的溫度最高的超導材料[19]。目前，可以實用的超導材料中，，有很大一部分是銅氧化物超導體。這主1 銅氧化物超導體具有較高的臨界溫度，大多超過 77K，只需要液氮較低；2 銅氧化物超導體是一種混和物，中間有些許氧化銅平面，屬于理想超導體，有著很高的臨界電流密度和上臨界磁場[20, 21]。然而，銅氧體在實際應用中還存在著一些問題需要解決[22]：首先，成品的超導材料較強的承載電流的能力[23]；此外，銅氧化物微觀層狀結(jié)構(gòu)使其交流損耗要對材料本身和成品結(jié)構(gòu)進行不斷優(yōu)化[24, 25]；另外，超導材料在工作中，熱應力等力學載荷作用，而其大多屬于陶瓷材料，易發(fā)生脆性破壞，力學承載能力進行優(yōu)化[26-30]；最后，大范圍使用的超導材料在保證使用礎(chǔ)上對其制造成本上應當有所控制[31, 32]。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O511.3

【參考文獻】

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本文編號：2672783