【摘要】：高溫超導(dǎo)材料具有較高的臨界溫度,臨界磁場(chǎng)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(yīng)用潛力。面向?qū)嶋H應(yīng)用的超導(dǎo)材料的改進(jìn)和研發(fā)已成為超導(dǎo)科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題,其中Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)(Bi2212)線材由于其優(yōu)異的超導(dǎo)性能和獨(dú)特的材料結(jié)構(gòu),在工程應(yīng)用中有著很大的潛力。Bi2212多芯絲超導(dǎo)復(fù)合材料由許多細(xì)微的超導(dǎo)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(xué)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(yán)重。其次,Bi2212的超導(dǎo)性能與其組分元素的比例密切相關(guān)。本文主要針對(duì)Bi2212線材的力電性能進(jìn)行研究�；诶碚撃Ｐ头治隽司�材臨界電流密度和力學(xué)強(qiáng)度的變化規(guī)律以及應(yīng)力應(yīng)變特性,結(jié)合數(shù)值結(jié)果討論了參數(shù)的影響并對(duì)Bi2212線材的優(yōu)化提出一些有價(jià)值的參考。第二章對(duì)Bi2212多芯絲線材在受壓時(shí)臨界電流退化的問(wèn)題進(jìn)行了研究。Bi2212線材可以被近似看作一種纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料進(jìn)行分析,通過(guò)雙組分的屈曲模型,考慮空隙和熱殘余應(yīng)力的影響,可以得到Bi2212線材在受壓情況下的芯絲屈曲波長(zhǎng)和載荷的關(guān)系。結(jié)合已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立線材臨界電流和壓縮載荷的關(guān)系,并對(duì)線材中各參數(shù)的影響進(jìn)行了分析。最后,考慮了芯絲中的橋接對(duì)屈曲行為的影響,使用有限元分法進(jìn)行了定性的分析。第三章對(duì)Bi2212多芯絲線材在受拉時(shí)超導(dǎo)線材的強(qiáng)度進(jìn)行了研究。通過(guò)使用多級(jí)模型,同時(shí)考慮計(jì)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(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)線材中芯絲束的強(qiáng)度具有尺寸效應(yīng),且受到基體剪切強(qiáng)度的影響。第四章對(duì)Bi2212多芯絲線材在承載電流時(shí)的臨界電流特性進(jìn)行了研究。電流在缺陷處的分布可以由基本電學(xué)定理得到。由于超導(dǎo)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(jí)遞推模型在這里依然適用。通過(guò)計(jì)算可以得到線材在承載電流時(shí)的失效概率,并發(fā)現(xiàn)線材在承載電流時(shí)同樣表現(xiàn)出了明顯的尺寸效應(yīng),進(jìn)一步對(duì)線材的電學(xué)參數(shù)及計(jì)算模型的合理性進(jìn)行了相關(guān)的討論。第五章對(duì)Bi2212多芯絲線材受拉伸載荷時(shí)應(yīng)力應(yīng)變特性進(jìn)行了研究。通過(guò)建立包含隨機(jī)變量的短纖維錯(cuò)位排列的纖維束半解析模型,對(duì)外加載荷不斷增大過(guò)程中芯絲束的斷裂過(guò)程進(jìn)行模擬,并以此計(jì)算出線材拉伸曲線。計(jì)算得到的數(shù)值結(jié)果與已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著很高的匹配程度。
【圖文】：

技術(shù)投入工程應(yīng)用。中間經(jīng)歷了相對(duì)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。直到現(xiàn)在，超導(dǎo)技術(shù)在基礎(chǔ)研究及工程應(yīng)用中依然存在很多問(wèn)題。因此，超導(dǎo)科學(xué)的相關(guān)研究依然有著十分重要的意義。本章首先對(duì)超導(dǎo)科學(xué)理論的發(fā)展進(jìn)行簡(jiǎn)單的回顧，之后對(duì)超導(dǎo)材料的發(fā)展進(jìn)行介紹，最后特別介紹了 Bi2212 多芯絲超導(dǎo)線材的一些相關(guān)研究。1.1 超導(dǎo)科學(xué)簡(jiǎn)介1.1.1 超導(dǎo)發(fā)展簡(jiǎn)介按照超導(dǎo)科學(xué)的發(fā)展歷程，人們對(duì)于超導(dǎo)的相關(guān)研究大致可以分為以下三個(gè)階段[1]：首先，在超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)后的近五十年，是人們對(duì)超導(dǎo)現(xiàn)象的探索和認(rèn)識(shí)的階段，其間科學(xué)家們建立了許多超導(dǎo)相關(guān)理論，力求闡述超導(dǎo)的本質(zhì)；隨后三十年中，隨著實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的快速發(fā)展，超導(dǎo)材料，超導(dǎo)電子器件等領(lǐng)域不斷發(fā)展，為超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用儲(chǔ)備了寶貴的經(jīng)驗(yàn)；直到 1986 年，高溫同氧化物超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)使人們似乎找到了超導(dǎo)應(yīng)用的可能。目前，超導(dǎo)技術(shù)已在電能輸送,線圈儲(chǔ)能,磁懸浮列車,受控?zé)岷朔磻?yīng)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出極高的應(yīng)用價(jià)值。

大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章 知的溫度最高的超導(dǎo)材料[19]。目前，可以實(shí)用的超導(dǎo)材料中，，有很大一部分是銅氧化物超導(dǎo)體。這主1 銅氧化物超導(dǎo)體具有較高的臨界溫度，大多超過(guò) 77K，只需要液氮較低；2 銅氧化物超導(dǎo)體是一種混和物，中間有些許氧化銅平面，屬于理想超導(dǎo)體，有著很高的臨界電流密度和上臨界磁場(chǎng)[20, 21]。然而，銅氧體在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些問(wèn)題需要解決[22]：首先，成品的超導(dǎo)材料較強(qiáng)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(duì)材料本身和成品結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化[24, 25]；另外，超導(dǎo)材料在工作中，熱應(yīng)力等力學(xué)載荷作用，而其大多屬于陶瓷材料，易發(fā)生脆性破壞，力學(xué)承載能力進(jìn)行優(yōu)化[26-30]；最后，大范圍使用的超導(dǎo)材料在保證使用礎(chǔ)上對(duì)其制造成本上應(yīng)當(dāng)有所控制[31, 32]。
【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】：2018
【分類號(hào)】：O511.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2672783