《高溫超導帶材的力學特性及其對超導電性的影響》是依託河海大學，由苟曉凡擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高溫超導帶材的力學特性及其對超導電性的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：苟曉凡
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫超導帶材因其高效、低耗及環境友好而將逐步被套用於輸電電纜、高場磁體以及磁共振成像等領域。高溫超導帶材一般是由氧化物陶瓷（超導芯）和金屬或其合金（包套）經過多道工序製成。對此複雜結構材料而言，以下問題對其正常運行至關重要：（i）在此帶材製備、磁體繞制以及載流運行過程中，不可避免地會受到機械力和（或）電磁力作用。即需研究材料的整體力學特性如強度、變形與材料組分結構和外載入荷的關係；（ii）帶材變形與超導電性的關聯及對其影響規律，即由於帶材受力變形，材料內部結構發生變化，進而巨觀上使得其超導電性（如臨界電流密度）發生改變。為此，本項目將全面考慮該超導帶材物理、材料及力學各種主要因素，採用細觀力學及多尺度方法，構建從微觀結構到巨觀特性的理論分析框架，綜合運用理論分析、實驗驗證與數值計算相結合的手段，探索其基本力學行為，尤其是對超導電性的影響規律，最終為其結構設計和工程套用提供理論依據。
結題摘要
高溫超導Bi2Sr2Ca2Cu3Ox/Ag/Ag-alloy（簡稱Bi2223）複合結構材料，因其優異的電性能、低消耗及環境友好等特性呈現出廣闊的套用前景。通常，這種複合結構由超導陶瓷纖維（超導芯）、軟金屬基體（通常為Ag）以及金屬合金（包套，通常為Ag alloy）構成，並經過一系列複雜的熱處理和機械加工程式製備而成。針對其關鍵力學及力-電-熱耦合問題，本課題取得的主要研究成果為：（i）建立了研究超導帶材臨界電流隨力學應變的變化關係（Ic-Strain relation）的理論模型；（ii）採用（i）理論模型，研究了Bi2223超導複合帶材在彎曲變形下，得到了中性軸偏移對Ic-Strain關係的影響規律;（ iii）深入研究了Bi2223超導複合帶材在製備以及工作過程中的熱致殘餘應力/應變聚集過程，得到了殘餘應力/應變發生機理和影響規律;（ iV）採用廣義自洽原理，準確預測了Bi2223/Ag/Ag-alloy複合材料結構的彈性模量以及相關材料力學常數；（ V）對於另一類比較重要的Bi2Sr2CaCu2Ox/Ag/Ag-alloy超導圓線材，在對其複雜微結構合理有效表征的基礎上，構建了考慮複雜微結構影響的幾何模型，並初步研究了基本的力學特性。以上研究為進一步探索超導複合結構力-電-熱耦合特性奠定了基礎，也為相關工程設計提供了理論支撐。
