本文選題：超導(dǎo)材料 + 復(fù)雜多場(chǎng)環(huán)境�。� 參考：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著大科學(xué)工程裝置的快速發(fā)展,超導(dǎo)磁體結(jié)構(gòu)及其相關(guān)設(shè)備呈現(xiàn)出大型化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、高載流與高儲(chǔ)能等特點(diǎn)。超導(dǎo)材料及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行,磁場(chǎng)、溫度、電流是三個(gè)相互制約的主要臨界態(tài)參量,在復(fù)雜多場(chǎng)環(huán)境下如何優(yōu)化超導(dǎo)材料的臨界狀態(tài),使得超導(dǎo)材料與結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定運(yùn)行,是超導(dǎo)結(jié)構(gòu)與工程應(yīng)用關(guān)注的熱點(diǎn)基礎(chǔ)問題。由于超導(dǎo)磁體與結(jié)構(gòu)運(yùn)行于大變電流、強(qiáng)變磁場(chǎng)、極低溫/變溫等復(fù)雜多場(chǎng)環(huán)境,多物理場(chǎng)間的相互影響與作用導(dǎo)致超導(dǎo)材料基本物性參數(shù)發(fā)生本質(zhì)的變化,單純基于單一溫度場(chǎng)下的材料結(jié)構(gòu)參數(shù)的工程設(shè)計(jì)通常難以滿足高品質(zhì)超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的研發(fā)要求。因此,在極端多物理場(chǎng)環(huán)境下,開展各類實(shí)用超導(dǎo)材料結(jié)構(gòu)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)表征與檢測(cè)方法,以及多場(chǎng)測(cè)試儀器平臺(tái)的研制均具有極為重要的科學(xué)與工程意義。本學(xué)位論文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室已研發(fā)成功的低溫/變溫(77K~室溫)超導(dǎo)材料力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng),開展了超導(dǎo)材料的低溫力學(xué)性能與溫度的依賴關(guān)系的測(cè)試,并發(fā)展了極端環(huán)境下的應(yīng)變測(cè)試方法;進(jìn)一步地,介紹了自主研發(fā)設(shè)計(jì)的無(wú)液氦4.2K多物理場(chǎng)耦合測(cè)試系統(tǒng)原型機(jī)及其核心部件的研制及優(yōu)化情況,并對(duì)該系統(tǒng)最終的各項(xiàng)功能的調(diào)試結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析等。1、開展了低溫環(huán)境下超導(dǎo)材料力學(xué)變形的基本測(cè)量方法研究。在低溫環(huán)境下超導(dǎo)材料變形低溫應(yīng)變片和光纖測(cè)量方法介紹的基礎(chǔ)上,開展了高溫超導(dǎo)帶材的埋入式光纖測(cè)量方法的研究,建立并完善了低溫環(huán)境下應(yīng)變片測(cè)量和布拉格光纖光柵測(cè)量技術(shù)的溫度補(bǔ)償方法�；趦煞N低溫下的應(yīng)變測(cè)試方法實(shí)現(xiàn)了部分超導(dǎo)材料低溫環(huán)境下的變形實(shí)驗(yàn)測(cè)量和對(duì)比性研究,并詳細(xì)給出了低溫環(huán)境下的應(yīng)變測(cè)試實(shí)驗(yàn)誤差分析以及降低誤差的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)改進(jìn)技巧等。2、建立了一種基于熱應(yīng)變的低溫環(huán)境下超導(dǎo)絲材/帶材的低溫區(qū)的熱膨脹系數(shù)測(cè)試新方法并實(shí)施了實(shí)驗(yàn)研究。從低溫/變溫下超導(dǎo)材料的熱應(yīng)變測(cè)量出發(fā),采用低溫下力學(xué)拉伸方式建立了一種超導(dǎo)材料熱膨脹系數(shù)的測(cè)試方法,并對(duì)低溫超導(dǎo)材料NbTi/Cu,Nb3Sn/Cu及Bi2212/Ag高溫超導(dǎo)材料的熱膨脹系數(shù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析及討論,相關(guān)結(jié)果與已有文獻(xiàn)中基于物理方法的測(cè)量結(jié)果吻合良好。3、系統(tǒng)測(cè)試了各類現(xiàn)有已進(jìn)入工程應(yīng)用的超導(dǎo)材料低溫溫區(qū)下的力學(xué)性能,并初步建立了部分超導(dǎo)材料力學(xué)參數(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。主要是基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的低溫/變溫測(cè)試平臺(tái)開展了較為系統(tǒng)的測(cè)試工作,首先進(jìn)行了若干典型超導(dǎo)材料在低溫/變溫環(huán)境下的力學(xué)性能測(cè)試及結(jié)果討論,進(jìn)而從測(cè)試樣品準(zhǔn)備、重復(fù)性驗(yàn)證測(cè)試、對(duì)照性測(cè)試等先后完成了多達(dá)41種不同芯絲、銅超比的超導(dǎo)材料的低溫區(qū)(77K-室溫)的力學(xué)性能。經(jīng)過(guò)匯總和集成,形成了初步的材料低溫力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫(kù),這對(duì)于超導(dǎo)材料和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)際工程應(yīng)用中選材和性能優(yōu)化等方面具有重要的指導(dǎo)意義。4、參與開展了低溫-電磁多場(chǎng)性能測(cè)試儀器原型機(jī)的研制工作和若干關(guān)鍵技術(shù)研究工作,實(shí)現(xiàn)了部分核心子系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)及優(yōu)化,以及完成了原型機(jī)各項(xiàng)功能和性能的調(diào)試。對(duì)于研制的極低溫-電磁多場(chǎng)性能測(cè)試儀器的研發(fā)思路及各子系統(tǒng)做了簡(jiǎn)要介紹,針對(duì)原型機(jī)研制過(guò)程中的兩個(gè)核心子系統(tǒng)部件——低溫真空箱體及冷屏和大電流加載超導(dǎo)引線的設(shè)計(jì)及優(yōu)化開展了具體實(shí)施;最后針對(duì)原型機(jī)整體功能完成了初步的測(cè)試工作,測(cè)試結(jié)果顯示該原型機(jī)系統(tǒng)各項(xiàng)功能性指標(biāo)均能實(shí)現(xiàn)并達(dá)到設(shè)計(jì)了要求,為進(jìn)一步的正式測(cè)試儀器研發(fā)積累了科學(xué)經(jīng)驗(yàn)并提供了理論指導(dǎo)價(jià)值。
[Abstract]:In this paper , a new method for measuring the thermal expansion coefficient of superconducting material under low temperature environment has been developed . At last , the preliminary test work is completed for the whole function of the prototype , and the test results show that all the functional indexes of the prototype system can be realized and meet the design requirements , and the scientific experience is accumulated and the theoretical guidance value is provided for further formal testing instrument research and development .

【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM26

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1 辛燦杰;超導(dǎo)材料低溫力學(xué)實(shí)驗(yàn)及多場(chǎng)性能測(cè)試儀器原型機(jī)研制中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];蘭州大學(xué);2017年

2 劉聰;極端環(huán)境光學(xué)測(cè)量技術(shù)及其在超導(dǎo)材料特性研究中的應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2017年

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本文編號(hào)：1828936