REBCO二代高温超导带材检测横向脱层强度，可采用这种方法

2022-12-13 | 新闻资讯 作者：小编


REBCO二代高温超导带材也被称为涂层导体，这里的英文字母RE特指的就是Y，Gd，Dy等稀土元素。因为REBCO二代高温超导带材拥有较低的制造成本以及出色的外磁场下电流承载能力,所以在实际使用中拥有非常广阔的前景。与一代高温超导线相比，除了在成本上有更多优势外，REBCO二代高温超导带材的使用温度范围更宽，比低温超导线具有更高的不可逆磁场、高场下优异的载流能力。也是这众多的优点，让REBCO二代高温超导带材在未来的应用前景具有无限潜力，也成为在超导磁体、超导电缆、超导电机等领域的热门超导材料。 

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由于REBCO二代高温超导带材属于典型的层合材料，所以对其对生产工艺的要求较高。大量试验也表明，该类产品在在运行过程中，由于会受到电磁力和热应力的作用，所以经常会出现层间脱层现象，这成为该类产品的主要破坏形式。使用了REBCO二代高温超导带材的超导装置一旦发生脱层，就极其容易造成设备故障 ，带来安全隐患。所以检测脱层强度，就成为REBCO二代高温超导带材的关键指标之一。


目前，对REBCO二代高温超导带材脱层强度的测试方法种类繁多，如剥离测试法、针拉测试法、砧拉测试法以及三点弯拉伸法等。由于在REBCO二代高温超导带材的超导层和缓冲层（Buffer）均为陶瓷材料，其断裂韧性较低且离散性非常大，这就导致很多实验在实际测量时，获得的REBCO二代高温超导带材脱层强度数据离散性很大，难以对材料制备和工程设计提供准确的指导性建议。参考以上因素，我们认为砧拉法原理简单、方便易行，测试工况最接近带材真实受力情形，技术成熟度高。此外，在脱层强度的实验数据处理上，可以采用三参数Weibull分布数据分析方法执行。


砧拉法测量横向脱层强度，适用于单侧铜层厚度范围为5μm-20μm的REBCO二代高温超导镀铜带材，不适用于采用不锈钢或其他金属进行加强（也称包套）后的REBCO高温超导带材，或外表面经过涂覆/包裹绝缘材料的REBCO带材。试验原理也很贱，就是用锡焊将带材水平焊接在上下砧头之间，通过材料试验机拉伸上下砧头，使带材承受横向拉伸应力作用直至发生破坏。


砧拉法具体步骤


1.试样夹持

焊接完成的待测试样品（砧头样品连接体）安装在试验机拉伸夹具中，安装过程应保证加载方向垂直于样品表面，且不施加预应力。


2.液氮降温

如在液氮温度下测量，为避免对样品引入额外的热应力，装满液氮的液氮槽应通过电机控制以不大于10 cm/min的速度缓慢上升，浸没后整个夹装结构冷却用时不小于10 min，待夹装结构和样品完全冷却并稳定后，方可开始测量。测量过程中应随时监测液氮温度，如温度升高应及时补充液氮。液氮温度测量值应伴随脱层强度数值在测试报告中给出。


3.测试速度

采用位移加载模式，加载速率应为准静态加载，推荐加载速率为0.1 mm/min。


4.测试

横梁位移速率设定为规定值后，运行拉伸机。将来自材料试验机的位移和载荷传感器的数据分别绘制在横、纵坐标上，如图1 所示。在操作过程中，注意不应向试样引入不必要的其他作用力。持续加载直至试样发生破坏。记录最大横向拉力值

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说明：A点为最大横向拉力，在A点之前样品不会发生破坏，当到达A点之后横向拉力突然下降，此时样品发生脱层破坏。


试验测试完成之后应注意观察样品，在焊接区域内有焊锡脱落，或带材存在没有脱开的区域的情形，则该组测试结果不能做为脱层强度有效测试结果


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