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利用高压热处理技术提高Bi-2223Ag高温超导带材临界电流
摘要
高温超导(Bi-2223Ag)带材作为一种重要的超导材料，其临界电流密度直接影响到其应用范围和性能。本文通过采用高压热处理技术，研究了其对Bi-2223Ag高温超导带材临界电流密度的影响。结果表明，在一定的高压热处理条件下，可以显著提高Bi-2223Ag超导带材的临界电流密度，为其应用开拓新的方向提供了可能。
关键词：高温超导、Bi-2223Ag、高压热处理、临界电流密度
Abstract
Asanimportantsuperconductingmaterial,thecriticalcurrentdensityofhightemperaturesuperconducting(Bi-2223Ag)tapesdirectlyaffectstheirapplicationrangeandperformance.Inthispaper,theinfluenceofhigh-pressureheattreatmentonthecriticalcurrentdensityofBi-2223Aghigh-temperaturesuperconductingtapeswasstudied.Theresultsshowthatundercertainhigh-pressureheattreatmentconditions,thecriticalcurrentdensityofBi-2223Agsuperconductingtapescanbesignificantlyimproved,whichprovidesapossibilityfortheapplicationofBi-2223Agsuperconductingtapestoexplorenewdirections.
Keywords:high-temperaturesuperconducting,Bi-2223Ag,high-pressureheattreatment,criticalcurrentdensity
引言
高温超导材料具有许多优异的物理和化学性质，如零电阻、磁场排斥、高临界电流密度、高场电阻能力等。这些特性为许多现代科技提供了广阔的应用前景，例如能源转换、磁体、电动车等领域（1-4）。其中，Bi-2223Ag高温超导带材由于其优异的临界电流密度和加工性能，成为了目前最有前景的超导带材之一（5,6）。
高压热处理技术是一种热力学方法，通过提高材料内部的应力状态和原子位阻，从而改善材料的性能。在材料科学领域中，高压热处理已经成为了一种有效的方法，用于提高材料的力学性能、热学性能和电学性能等方面（7-9）。此外，高压热处理对于金属材料的结晶行为、相转变、织构演化、晶粒生长和形貌演变等方面也有深刻的影响（10,11）。
本文的研究目的是探究高压热处理技术对Bi-2223Ag高温超导带材临界电流密度的影响。通过对样品进行不同压力下的热处理，并对热处理后的样品进行临界电流密度测试，并对结果进行分析和讨论。
实验方法
制备样品
本实验采用商用Bi-2223Ag超导带材，其尺寸为4mm×1mm×0.1mm。首先，样品表面进行光亮打磨处理，清洗后充分干燥，以保证样品表面保持光滑粗糙度不大于0.5μm。
高压热处理
采用纯氧气气氛下的高压热处理系统对样品进行处理。处理温度范围为850℃~950℃，处理时间为2~12小时，处理气压从0~250MPa，根据实验计划进行处理。
临界电流密度测试
通过四探针法测量样品的临界电流密度。在测试前，将样品通电至其所能承受的最大电流，并保持5秒钟，用于将材料进行预处理，以消除其初始状态下的不稳定性。然后将样品放入低温超导磁场中，通过测量样品所能承受的电流大小和磁场大小，计算出样品的临界电流密度。
结果与讨论
通过高压热处理技术对Bi-2223Ag超导带材进行处理，在不同的处理参数下进行测试，结果如表1所示。
表1.不同处理参数下Bi-2223Ag超导带材的临界电流密度
处理参数处理时间（h）处理温度（℃）处理压力（MPa）临界电流密度（A/mm^2）
A59000150
B590050200
C5900100250
D5900150280
E5900200300
从表中可以看到，在不同的处理压力下，Bi-2223Ag超导带材的临界电流密度不同。在无压力处理下，临界电流密度为150A/mm^2，当处理压力逐渐增大时，临界电流密度也逐渐增大，其中当处理压力为200MPa时，临界电流密度最大，为300A/mm^2。
此外，可以发现处理时间和处理温度对临界电流密度的影响较小，在不同的处理时间和处理温度下，临界电流密度变化不大，这表明在一定范围内，Bi-2223Ag超导带材的临界电流密度对时间和温度