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商用高温超导合金带材：铋系超导合金带材、钇系超导合金带材
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-04-21
商用高温超导合金带材：铋系超导合金带材、钇系超导合金带材
超导合金通常具有低临界转变温度，需要工作在液氦温度下。20世纪80年代，临界温度在90K以上的钇-钡-铜-氧高温超导材料被发现，意味着超导材料可工作在液氮温区，这大大降低了超导材料的使用成本，并使得超导材料的大规模应用成为可能，在科学界掀起了一股寻找高温超导材料的热潮。但是，至今为止，真正进入商业化应用的超导材料并不多，商用高温超导带材主要有以下一些。
一. 铋（Bi）系超导带材。
Bi系超导材料，由 铋、锶、钙、铜、氧等元素组成，临界温度 在 85K以上，Bi-2223（原子比Bi∶Sr∶Ca∶Cu = 2∶ 2∶ 2∶ 3）是Bi系超导材料最为常见的存在形式。Bi-2223具有钙钛矿层状的复杂结构，通过机械加工可使其晶格具有一定的取向，从而影响晶间电流。商用Bi系超导带材主要采用粉末套管法制备，制备步骤包括前驱体处理、机械变形和热处理。具体工艺为，将经热处理并混合均匀的前驱体粉末填充于银金属套管内，进一步拉拔后截断为多股单芯，二次填充于银金属管内，再经多次轧制和烧结，从而得到Bi系超导带材。利用这种工艺，可制备千米级Bi系超导带材。采用常规的热处理方法得到的超导带材中存在较多的孔洞和裂纹，针对此问题，住友电工（SEI）提出“加压烧成”技术，即采用高压气氛对超导带材进行热处理，采用该法处理的超导带材结构致密，孔洞和裂纹数量大大减少，临界电流值提高了 20%以上。但采用该技术得到的超导带材中存在一定数量的非超导相，如Bi-2212等。如何减少非超导相，从而提高带材的临界电流值，是研究的重要课题。
住友电工是目前世界上最主要的Bi系超导带材制造商，制备的千米级Bi系超导带材，已应用于超导推进器和超导限流器等多种超导产品中。美国超导公司（AMSC）和住友电工还参与了世界上多条超导电缆示范线的建造，设计超导电缆的结构并提供超导带材，部分示范线已实现了并网运行。北京英纳超导技术公司是我国第一家有能力制造千米级Bi系超导带材的企业。2001年，年产200千米Bi系高温超导带材生产线在北京投产。2004年，由北京英纳超导技术公司参与研制的“三相交流 33.5m、2kA/35kV高温超导电缆”在云南普吉变电站并网运行，标志着我国在超导领域取得了重要突破。
二. 钇（Y）系超导带材。
Y系（稀土系）超导带材，由Y、Ba、Cu、O元素组成，化学式为YBa2Cu3O7-β，通常根据原子比简称为Y-123。Y-123是最早发现、临界温度在液氮沸点以上的超导材料，被称为二代超导材料。Y系超导材料的载流能力强，还可节约大量的贵金属银，是当今研究的新重点。Y系超导带材属于涂层导体，由基底、缓冲层、超导层和安定化层复合而成。日本古河电工是目前世界上唯一的Y系超导从线材到设备的整体供应厂家。我国目前已研制出百米级二代Y系超导带结构材料制备工艺。
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