本文主要研究内容
作者王军（2019）在《氧化石墨烯掺杂的YBCO薄膜/带材制备及力学性能研究》一文中研究指出：YBa2Cu3O7-x（YBCO）高温超导材料基于高的超导转变温度、零电阻、完全抗磁性及约瑟夫森效应,在电子学和电工学领域具有广泛的应用前景。例如,YBCO超导薄膜已应用在各种微波器件、红外辐射探测器及微弱磁场测量等科学仪器中,取得了重要的应用价值。然而,YBCO材料本征脆性、强的各向异性及力学变形导致其超导转变温度和临界电流的退化行为严重影响和制约了这类超导材料的进一步大规模应用。为此,国际上提出一种带材（涂层导体）的概念,即将脆性的YBCO材料沉积在柔性金属基底上,显著提升了YBCO的应用空间,并已实现商业化生产,在超导电缆、电动机、磁体等方面逐步得到了实际应用。对于YBCO带材而言,层间剥离强度和轴向不可逆应变（指当外力去除后,超导材料的临界电流无法恢复至初始值时对应的临界应变值）是核心参数。实验发现YBCO带材最主要的破坏方式为层间剥离,因此如何有效提升层间剥离强度成为国际学术界普遍关注的重点问题。另外,传统不可逆应变的提升方法均为引入保护层或增加保护层的厚度,但提升效果有限。本博士学位论文尝试将具有优异力学性能及载流能力的石墨烯引入YBCO的制备过程中,提升了YBCO磁场下临界电流密度的同时,降低其各向异性;同时对带材制备过程中Ag层生长温度的控制,大幅提升了带材的层间剥离强度;最后重点讨论了石墨烯掺杂及基底力学性能等对YBCO带材整体力学性能的影响规律,主要开展的研究内容如下:首先,研究了氧化石墨烯掺杂对YBCO超导性能的影响。制备了氧化石墨烯掺杂的YBCO薄膜,在此基础上,测试了不同比例氧化石墨烯掺杂的YBCO薄膜临界温度,发现氧化石墨烯掺杂可以调控YBCO薄膜临界温度。利用EDX、TEM对薄膜进行表征,表明掺杂的氧化石墨烯最终以碳纳米颗粒的形式均匀分布在YBCO中。对不同温度-磁场强度-磁场角度下氧化石墨烯掺杂的YBCO薄膜临界电流密度的测试,结果显示35 K以下时碳纳米颗粒可以做为有效钉扎中心,提高钉扎力,从而提高磁场下YBCO临界电流密度同时降低其各向异性。其次,研究了变温过程薄膜表面的温度应力及压应变对薄膜临界电流密度的影响。利用相干梯度敏感（CGS）系统和真空低温冷却系统测量了变温过程中YBCO薄膜表面曲率,结合温度非均匀分布的薄膜-基底系统应力-曲率本构模型,得到薄膜表面各点应力状态。计算结果显示温度应力在薄膜表面为非均匀分布,低温下60 K相比280 K径向应力和环向应力分量远大于界面切应力。升温过程中,径向应力和环向应力随温度升高而降低,且升温前期应力衰减较快。同时发现氧化石墨烯掺杂对YBCO薄膜温度应力影响较小。最后利用研制的液氮冷却-压缩-电流测试系统,获得了YBCO薄膜临界电流密度随压应变的变化规律。再次,设计了适用于短样带材制备的夹具,采用直流溅射、磁控溅射、电镀工艺制备了YBCO带材,获得了最佳带材制备工艺参数:LaMnO3缓冲层上YBCO最佳生长温度为720oC;Ag层生长温度在100oC-200oC时,Ag层表面晶粒分布均匀且结构致密同时Ag与YBCO界面结合良好;阴阳极距离9 cm,一次电镀宽6 mm长100 mm的3条带材,电镀电流1 A,时间30 min时,最终Cu镀层表面平整、微观结构致密,厚度约为40μm。77K,自场下带材临界电流密度为1.2 MA/cm2,与美国SuperPower公司商业化产品性能处于同一水平。最后,研究了自行研制的超导带材剥离强度和轴向拉伸变形对其临界电流的影响。利用自行设计的焊接装置和已有的剥离强度测试装置,对常温及液氮温度下带材剥离强度进行了测试。结果显示,采用本论文最优参数制备的超导带材常温下剥离强度的均值可达50MPa,而商业化的带材剥离强度仅为30MPa。通过Weibull累计密度函数分析,证实了本论文测试仪器及方法的可靠性。针对带材临界电流随轴向拉伸的退化过程,研究了裁剪、YBCO层厚度、Cu层厚度、氧化石墨烯掺杂的影响。结合临界电流随应变的退化过程及各层微观形貌,发现带材不可逆应变取决于哈氏合金基底弹性应变极限。最后提出了一种通过改善哈氏合金弹性应变极限来提升超导带材不可逆应变的新想法,并进行了初步实验探索。
Abstract
YBa2Cu3O7-x（YBCO）gao wen chao dao cai liao ji yu gao de chao dao zhuai bian wen du 、ling dian zu 、wan quan kang ci xing ji yao se fu sen xiao ying ,zai dian zi xue he dian gong xue ling yu ju you an fan de ying yong qian jing 。li ru ,YBCOchao dao bao mo yi ying yong zai ge chong wei bo qi jian 、gong wai fu she tan ce qi ji wei ruo ci chang ce liang deng ke xue yi qi zhong ,qu de le chong yao de ying yong jia zhi 。ran er ,YBCOcai liao ben zheng cui xing 、jiang de ge xiang yi xing ji li xue bian xing dao zhi ji chao dao zhuai bian wen du he lin jie dian liu de tui hua hang wei yan chong ying xiang he zhi yao le zhe lei chao dao cai liao de jin yi bu da gui mo ying yong 。wei ci ,guo ji shang di chu yi chong dai cai （tu ceng dao ti ）de gai nian ,ji jiang cui xing de YBCOcai liao chen ji zai rou xing jin shu ji de shang ,xian zhe di sheng le YBCOde ying yong kong jian ,bing yi shi xian shang ye hua sheng chan ,zai chao dao dian lan 、dian dong ji 、ci ti deng fang mian zhu bu de dao le shi ji ying yong 。dui yu YBCOdai cai er yan ,ceng jian bao li jiang du he zhou xiang bu ke ni ying bian （zhi dang wai li qu chu hou ,chao dao cai liao de lin jie dian liu mo fa hui fu zhi chu shi zhi shi dui ying de lin jie ying bian zhi ）shi he xin can shu 。shi yan fa xian YBCOdai cai zui zhu yao de po huai fang shi wei ceng jian bao li ,yin ci ru he you xiao di sheng ceng jian bao li jiang du cheng wei guo ji xue shu jie pu bian guan zhu de chong dian wen ti 。ling wai ,chuan tong bu ke ni ying bian de di sheng fang fa jun wei yin ru bao hu ceng huo zeng jia bao hu ceng de hou du ,dan di sheng xiao guo you xian 。ben bo shi xue wei lun wen chang shi jiang ju you you yi li xue xing neng ji zai liu neng li de dan mo xi yin ru YBCOde zhi bei guo cheng zhong ,di sheng le YBCOci chang xia lin jie dian liu mi du de tong shi ,jiang di ji ge xiang yi xing ;tong shi dui dai cai zhi bei guo cheng zhong Agceng sheng chang wen du de kong zhi ,da fu di sheng le dai cai de ceng jian bao li jiang du ;zui hou chong dian tao lun le dan mo xi can za ji ji de li xue xing neng deng dui YBCOdai cai zheng ti li xue xing neng de ying xiang gui lv ,zhu yao kai zhan de yan jiu nei rong ru xia :shou xian ,yan jiu le yang hua dan mo xi can za dui YBCOchao dao xing neng de ying xiang 。zhi bei le yang hua dan mo xi can za de YBCObao mo ,zai ci ji chu shang ,ce shi le bu tong bi li yang hua dan mo xi can za de YBCObao mo lin jie wen du ,fa xian yang hua dan mo xi can za ke yi diao kong YBCObao mo lin jie wen du 。li yong EDX、TEMdui bao mo jin hang biao zheng ,biao ming can za de yang hua dan mo xi zui zhong yi tan na mi ke li de xing shi jun yun fen bu zai YBCOzhong 。dui bu tong wen du -ci chang jiang du -ci chang jiao du xia yang hua dan mo xi can za de YBCObao mo lin jie dian liu mi du de ce shi ,jie guo xian shi 35 Kyi xia shi tan na mi ke li ke yi zuo wei you xiao ding za zhong xin ,di gao ding za li ,cong er di gao ci chang xia YBCOlin jie dian liu mi du tong shi jiang di ji ge xiang yi xing 。ji ci ,yan jiu le bian wen guo cheng bao mo biao mian de wen du ying li ji ya ying bian dui bao mo lin jie dian liu mi du de ying xiang 。li yong xiang gan ti du min gan （CGS）ji tong he zhen kong di wen leng que ji tong ce liang le bian wen guo cheng zhong YBCObao mo biao mian qu lv ,jie ge wen du fei jun yun fen bu de bao mo -ji de ji tong ying li -qu lv ben gou mo xing ,de dao bao mo biao mian ge dian ying li zhuang tai 。ji suan jie guo xian shi wen du ying li zai bao mo biao mian wei fei jun yun fen bu ,di wen xia 60 Kxiang bi 280 Kjing xiang ying li he huan xiang ying li fen liang yuan da yu jie mian qie ying li 。sheng wen guo cheng zhong ,jing xiang ying li he huan xiang ying li sui wen du sheng gao er jiang di ,ju sheng wen qian ji ying li cui jian jiao kuai 。tong shi fa xian yang hua dan mo xi can za dui YBCObao mo wen du ying li ying xiang jiao xiao 。zui hou li yong yan zhi de ye dan leng que -ya su -dian liu ce shi ji tong ,huo de le YBCObao mo lin jie dian liu mi du sui ya ying bian de bian hua gui lv 。zai ci ,she ji le kuo yong yu duan yang dai cai zhi bei de ga ju ,cai yong zhi liu jian she 、ci kong jian she 、dian du gong yi zhi bei le YBCOdai cai ,huo de le zui jia dai cai zhi bei gong yi can shu :LaMnO3huan chong ceng shang YBCOzui jia sheng chang wen du wei 720oC;Agceng sheng chang wen du zai 100oC-200oCshi ,Agceng biao mian jing li fen bu jun yun ju jie gou zhi mi tong shi Agyu YBCOjie mian jie ge liang hao ;yin yang ji ju li 9 cm,yi ci dian du kuan 6 mmchang 100 mmde 3tiao dai cai ,dian du dian liu 1 A,shi jian 30 minshi ,zui zhong Cudu ceng biao mian ping zheng 、wei guan jie gou zhi mi ,hou du yao wei 40μm。77K,zi chang xia dai cai lin jie dian liu mi du wei 1.2 MA/cm2,yu mei guo SuperPowergong si shang ye hua chan pin xing neng chu yu tong yi shui ping 。zui hou ,yan jiu le zi hang yan zhi de chao dao dai cai bao li jiang du he zhou xiang la shen bian xing dui ji lin jie dian liu de ying xiang 。li yong zi hang she ji de han jie zhuang zhi he yi you de bao li jiang du ce shi zhuang zhi ,dui chang wen ji ye dan wen du xia dai cai bao li jiang du jin hang le ce shi 。jie guo xian shi ,cai yong ben lun wen zui you can shu zhi bei de chao dao dai cai chang wen xia bao li jiang du de jun zhi ke da 50MPa,er shang ye hua de dai cai bao li jiang du jin wei 30MPa。tong guo Weibulllei ji mi du han shu fen xi ,zheng shi le ben lun wen ce shi yi qi ji fang fa de ke kao xing 。zhen dui dai cai lin jie dian liu sui zhou xiang la shen de tui hua guo cheng ,yan jiu le cai jian 、YBCOceng hou du 、Cuceng hou du 、yang hua dan mo xi can za de ying xiang 。jie ge lin jie dian liu sui ying bian de tui hua guo cheng ji ge ceng wei guan xing mao ,fa xian dai cai bu ke ni ying bian qu jue yu ha shi ge jin ji de dan xing ying bian ji xian 。zui hou di chu le yi chong tong guo gai shan ha shi ge jin dan xing ying bian ji xian lai di sheng chao dao dai cai bu ke ni ying bian de xin xiang fa ,bing jin hang le chu bu shi yan tan suo 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自兰州大学的王军，发表于刊物兰州大学2019-07-29论文，是一篇关于高温超导薄膜论文,带材论文,氧化石墨烯掺杂论文,临界温度论文,临界电流论文,系统论文,温度应力论文,不可逆应变论文,剥离强度论文,哈氏合金论文,弹性应变论文,兰州大学2019-07-29论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自兰州大学2019-07-29论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：高温超导薄膜论文; 带材论文; 氧化石墨烯掺杂论文; 临界温度论文; 临界电流论文; 系统论文; 温度应力论文; 不可逆应变论文; 剥离强度论文; 哈氏合金论文; 弹性应变论文; 兰州大学2019-07-29论文;