D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2002.01.048 第24卷第1期 北京科技大学学报 Vol.24 No.1 2002年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2002 冷压对Bi2223/Ag多芯带材超导性能的影响 张阳”李谋渭”张少军》安振刚)林晨光)林蔚)冯日宝) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)北京有色金属研究总院，北京100088 精要在Bi2223/g超导多芯带材的制备过程中，采用了热处理一冷压一热处理的工艺，取 压力、压下速率，摩擦系数和来料作为待研究的冷压工艺参数，以带材的临界电流1值为评价 指标，用正交法设计实验方案，结果表明：摩擦系数对带材临界电流值的影响高度显著，压力 和来料对带材值的影响显著，压下速率对带材值的影响程度最小 关输调超导：多芯带材：冷压；正交实验 分类号051'4 B系高温超导带材是公认的最有发展前途 L,(3)设计的实验方案进行冷压成形，采用833 的材料之一，其最典型的制造工艺是粉末套管 ℃/40h热处理工艺进行烧结.用标准四引线法 法(PT).即将预先合成好的超导粉末装人银管 测量短样的临界电流，失超判据取lμV/cm. 中，经拉拔、轧制等塑性加工成形，最后经热处 理而获得具有一定超导性能的带材.为提高其 2实验结果及分析 临界电流密度值，国内外用各种方法来加工 表1所示为实验的因素与水平，其中A,一 超导带材.冷压法最早由日本的Asano等用来 A、B1一B、CC、D-D分别为A,B,C,D4个 压制块材样品四，随后冷压工艺被用来提高Bi 表】因素水平表 系超导带材性能.采用合适冷压及热处理工艺 Tablel Table of factor and level 可以制备出良好织构和高临界电流密度值的 带材本文采用正交法设计实验方案，用数理 水平 压力压下速率摩赛系数来料 A B C D 统计的方法对Bi2223/Ag多芯带材冷压过程中 3 A B: Ca D, 的几个基本参数对带材超导性能的影响程度做 ·A B, C, D, 了实验研究，所得结果对进一步实现B2223/Ag 注：因保密原因，表中数据未明确列出 多芯超导带材冷压工艺的优化具有指导作用. 因素的3个不同的水平.表2所示为各冷压工 艺参数取不同水平时所对应的设计方案及由此 1实验方法 方案得到的短样的临界电流值.图1所示为正 用粉末套管法(PT)得到的单芯线材通过拉 交实验结果的直观分析图，它反映了评价指标 丝模拉拔成丝材，再将37根丝材装人银管，经 临界电流I值随各冷压工艺参数水平的变化而 拉拔轧制成37芯超导带材，多芯带材用普通双 变化的趋势和程度.从图中可以看出，临界电流 辊轧机轧制成形.带材经热处理后，横截面尺寸 【值随因素C的变化而变化的程度高度显著， 为0.29mm×3.63mm,临界电流.值为4.0A.带 因素A次之，D影响程度最小. 材加工过程中，为保证带材在长度方向上性能 用方差分析法可对实验结果进行更为精确 均匀，无论是拉拔还是冷轧，线径或带厚每道次 的分析.如表3所示，通过F方差显著性检验也 减少量应控制在10%~20%.将L,值为4.0A的 同样表明，因素C对带材临界电流值的影响 多芯带材用冷压+热处理的工艺进行处理，制备 高度显著，因素A、D的影响较显著，在给定的 成长度为20mm的短样，对短样按照正交表格 显菁性检验条件下，因素B对带材临界电流 值的影响不显著. 收稿日期200103-12张阳男，34岁，博士生
第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 加 岭 肠 “ 艳 卜 目例口 血 妞 、勺 一 。 冷压对 多芯带材超导性能的影响 张 阳 ‘， 李谋渭 ” 张 少军 ” 安振刚 ‘， 林晨光 ， 北京科技大学机械工程学院 ， 北京 以旧 北京有色金属研究总院 ， 林 蔚 ， 冯 日 宝 ， 北京 摘 共 在 超 导 多芯带材的制备过程 中 ， 采用 了热处理一冷压一热处理的工艺 ， 取 压力 、 压下速率 、 摩擦系数和来料作为待研究的冷压工艺参数 ， 以带材的临界电流 值为评价 指标 ， 用正交法设计 实验 方案 ， 结果表明 摩擦系数对带材临界 电流 值的影响商度显著 ， 压力 和来料对带材 值的影响显 著 ， 压下速率对带材乙值的影响程度最小 关妞词 超导 多芯带材 冷压 正交实验 分类号 一 系高温超导带材是公认的最有发展前途 的材料之一 ， 其最典型 的制造工 艺是粉末套管 法 ‘，’ 即将预先合成好的超导粉末装人银管 中 ， 经 拉拔 、 轧制等塑性加 仁成形 ， 最后 经 热处 理而 获得具有一定超导性能的带材 为提高其 临界 电流密度 值 ， 国 内外用各种方法来加工 超 导带材 冷压法最早 由 日本 的 等用来 压制块材样 品 ‘ ， 随后 冷压 工 艺被用来提高 系超 导带材性能 采用 合适 冷压 及热处理工 艺 可 以制备 出 良好织构和 高临 界电流密度 值的 带材 ‘” 本文采用正 交法设计实验方案 ， 用数理 统计 的方 法对 多芯带材冷压过程 中 的几个基本参数对带材 超导性能的影响程度做 了实验研究 ，所得结果 对进 一步 实现 多 芯超导带材冷压工 艺 的优化具有指导作用 肠 ，设计的实验方案进行冷压成形 ， 采用 ℃ 热处理工艺进行烧结 用标准 四 引线法 测量短样 的临界 电流 ， 失超判据取 四 实验方法 用粉末套管法 得 到的单芯线材通过拉 丝模拉拔成丝材 ， 再将 根丝 材装人银管 ， 经 拉拔轧制成 芯超导 带材 ， 多芯带材用普通 双 辊轧机轧制成形 带材经热处 理后 ， 横截面尺 寸 为 ‘ ，临界电流 值为 带 材 加 工 过程 中 ， 为保证 带材在长度方 向上 性能 均 匀 ， 无论是拉拔还 是冷轧 ， 线径或带厚每道 次 减 少 量应控制在 一 将儿值为 的 多芯带材用冷压 热处理 的 工 艺进行处理 ， 制备 成长度 为 们。 的短 样 ， 对短 样按照正 交表格 收 稿 日期 刁 一 张 阳 男 ， 岁 ， 博士 生 实验结果及分析 表 所示 为实验 的 因素与水平 ， 其 中 一 ，、 一 ， 、 ，一毛 、 一 ， 分别为 ， ， ， 个 农 因帝水平裹 几 介 水平 压力 压下速率 率捺系数 来料 · ， ， ， ， 注 因保密原 因 ， 表中数据 未明确列 出 因素的 个不 同的水平 表 所示 为各冷压工 艺参数取不 同水平时所对应 的设计方案及 由此 方案得到的短样 的临界 电流 值 图 所示 为正 交实验结果的直观分析图 ， 它 反映 了评价指标 临界 电流 值随各冷压 工艺参数水平 的变化而 变化的趋势和程度 从 图中可 以看 出 ， 临界 电流 值随 因素 的变化而 变化 的程 度 高度显 著 ， 因素 次之 ， 影响程度最小 用方差分析法 可 对实验结果进行更 为精确 的分析 如 表 所示 ， 通 过 方差 显 著性检验也 同样表明 ， 因素 对带材临界 电流 值的影响 高度显 著 ， 因素 、 的影响较显 著 ， 在给定的 显 著性检验条件下 ， 因素 对带材临界 电流 值的影 响不 显 著 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．01．048
68 北京科技大学学报 2002年第1将 34 (a) 6) (d) 32 30 28 26 A A A)B1 B,C C CD D D 图1正交实验结果直观分析图.图(a)b(心(@)分别表示坪价指标I,值A,B,C,D各因豪水平的变化趋势 Flg.1 Figures of direct analysls on orthogonality test results 表2实险方常及实险结果 表3方整分析 Table 2 Test projects and test results Table 3 Analysis of varlance 试验ABCD Ic/A 合计1A 来源S∫VF值F(2,18)F(2,18)显著性 1 A:B1C1D130.032.028.490.4 A20.46210.234.213.55 6.01米 2 D128.933.033.096.9 7.4923.751.54 3 A B C D 29.028.226.884.0 C135.21267.6127.82 米半 4 A B C:D 31.232.830.694.6 D25.94212.975.34 5 A: B C,D 26.626.027.2 79.8 误差43.69182.43- 6 B,C D,34.034.832.6101.4 总和232.7926一 A) B C D 25.626.324.676.5 注：S为平方和√为自由度，为均方，**表示因素对评 8 A B C D 31.033.231.2 95.4 价指标的影响是高度显著的，*表示因素对评价指标 9 ABCD430.026.828.785.5 的影响是显著的 T271.3261.5287.2255.7 件下，压下速率对带材临界电流值的影响不 T2275.8272.1277.0274.8 T=804.5 显著.本研究所得结果对于进一步实现B2223/ T1257.4270.9240.3274.0 Ag多芯超导带材冷压工艺优化具有指导作用. 注：T(=1,2,3)和T分别是各因素为水平时各测定值的 总和及各水平全部测定值的总和 参考文献 1 Li Q.Critical Current Density Enhancement in Ag-sheath- 3结论 ed Bi-2223 Superconducting Tapes.Physica C,1993,217: 采用正交实验和统计处理方法，对B2223/ 360 2 Asano T.Preparation of Highly Orientated Microstructure Ag多芯带材冷压过程中的主要工艺参数对带 in the Bi-Pb-Si-Ca-Cu-O Sintered Oxide Superconductor 材超导性能的影响进行了实验研究.结果表明， [].Jpn J Appl Phys,.1988,27(2):1652 摩擦系数对带材临界电流值的影响高度显著， 3 Marti F.Improved Jc of Multi-filamentary Bi,Pb(2223)/Ag 压力、来料的影响次之，在给定的显著性检验条 Tapes by Periodic Pressing[J].IEEE Trans Appl Superc- ond,19992):2521 Cold Pressing Procedure Influence on Superconducting Properties of Multi-filamentary Bi2223/Ag Tape ZHANG Yang",LI Mouwe,ZHANG Shaojun",AN Zhengang",LIN Chenguang",LIN Wei,FENG Ribao 1)Mechanical Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083 2)General Research Institute for Nonforrous Metal,Beijing 100088,China ABSTRACT During production of multi-filamentary Bi2223/Ag superconducting tape,annealing-cold pres- sing-annealing procedure is adopted.Pressure,pressing speed,friction coefficient and feed is acted as apprais- ing target for studying,designed test projects by orthogonality.The results exhibited that influence of friction coefficient on the tape critical current /valve is very notable,the effect of pressure and feed is inferior,and the influence of pressing speed on the valve is least. KEY WORDS superconduction;multi-filamentary tape;cold pressing;orthogonality test
‘ 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 翔 助 ︸凡‘，，内 ，，‘孟月 巡， ， 圈 正 交实脸结 立观分析圈 · 圈 向 分别衰示评价指标 位随 ， ， 各因，水平的变化位势 肠 日 溉 扣 叩 二 彻 衰 实脸方爪及 实脸结 衰 方整分析 ， 二 。 一 加如 场。 试验 合计 ， ， ， 一 ， ， ， 一 ， 一 ， 不 兀 兀 注 不 卜 ， ， 和 分别是各因索为 水平时各测 定值的 总和及各水平全部测定值的总和 结论 采用 正 交实验 和统计处理方法 ， 对 过 多芯 带材冷压 过程 中的主要 工艺参数对带 材超导性能的影 响进行 了实验研究 结果表明 ， 摩擦系数对带材临界 电流 值的影响高度显著 ， 压 力 、 来料的影响次之 ， 在给定的显著性检验条 来源 值 。 ， ， 显著性 一 一 一 一 一 一 一 误差 一 一 一 一 总和 一 一 注 为平方和 为 自由度 声为均方 ， 表示因素对评 价指标的影响是商度显 著的 ， 表示 因素对评价指标 的形响是显著 的 件下 ， 压下速率对带材临界 电流 值的影 响不 显著 本研究所得结果对 于进一步实现 多芯超导带材冷压工艺优化具有指导作用 考 文 献 氏 即 · · 讲 讯 介 衍 ， ， 训 加 · 一 〔 · 比 州泊 ， ， 代娜 · 口 ， 介 韶 比 介 讲代 · ， 传 一 田甲 子乙刁刀召 为” 岁 ， 几羲， ， 刀式咬刀 口 ” ， 助 哪拟 宫 ，， 乙 以曰壁浏口丫 ， 乙石 肠 ， 尸匹 刀 比 州 ， 加 峨 扭 兔叮 ， ， 州 一 衅 茂 ， · 。 · 一 了 ， 邢 ， 州 · 田书 勿 ， 玲 创 口 ， 过 ， 一 扭