hts电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺

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1、HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺低温与超导第35卷第4期超导技术SuperconductivityCryo.&SupereondV01.35No.4HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺杨长春(中国科学院等离子体研究所,安徽合肥230031)摘要:针对Bi-2223/Ag—Au高温超导带材制造的二元I-ITS电流引线设计中不同

2、材料之间连接的技术要求,设计了减小接头电阻的焊接工艺实验,包括焊接温度,焊料,搭接长度和焊锡层厚度对接头电阻的影响.着重分析了I-ITS电流引线中应用的三种接头的焊接工艺对焊接电阻的影响,并总结出在HTS电流引线中接头电阻的焊接工艺参数.关键词:Bi一2223带材;焊接;接头电阻StudyonjointresistancesandsoldertechniqueforHTScurrentleadsYangChangchun(InstituteofPlasmaPhysics,ChineseAcademyo

3、fSciences,Hefei230031,China)Abstract:ThreedifferenttypesofjoiningbetweenCuandCu,CuandHTS,HTSandHTSwerepreparedandcurrent—voltagecharac?teristiccurve8wereinvestigatedat77K.Specifically,akindofsolderWastested.ContactresistancesofjointpartsWasestimatedfrom

4、curves.TheresistancevaluesofthreedifferenttypesofjoiningWerecalculatedtobe10一～1OQmagnitudeinliquidnitrogentemperature.ThebestsoldemgprocessWasdesigned,too.IncurvesofsamplesjoinedwithHTStapes,itWasfoundthatjointresistancedependsOilvariationofoverlapped-l

5、ength.FromconsiderationofJouleheatgeneration,suchjoiningmethodisavailableforfabricatingHTScurrentleads.Keywords:m.StapeofBi一2223/Ag—Au,Soldering,Jointresistance1引言近年来,高温超导体电流引线正越来越多的受到人们的重视,用高温超导材料制造的二元HTS电流引线,当超导材料工作在其临界温度以下时,由于其处在超导态,消除了焦耳热;另一方面,高温超导体

6、的热导率很低,又可以大幅度的降低沿电流引线的传导漏热,使得高温超导材料成为制造电流引线的最佳材料.通过使用高温超导电流引线,能够使得沿电流引线的漏热降为原来铜电流引线漏热的1/10.用Bi一2223/Ag—Au带材制造的高温超导电流引线在抗冲击性(超导块材具有脆性),长使用寿命,安装的简便性以及引线两端和其他金属材料的低接触电阻连接上具有明显的优势.在电流引线发生故障时,高温超导带材的银金合金材料还可以作为电流和热的分流通路,对电流引线的安全性有好处,因此在容量较大的电流引线中多被采用.用Bi一222

7、3/Ag—Au带材设计的二元HTS电流引线高温超导段是由高温超导件,分流器和末端接头组成.高温超导件是许多多层超导叠并联排列在分流器上组成,是超导段的主要部分,也是电流引线性能的主要标志;分流器是在超导叠出现故障时分担电流,提供热沉的安全保护作用,同时也是HTS叠的支撑物;末端接头是用于超导段与引线其他部分连接,连接工艺的研究对减少低头电阻和引线性能有重大意义.超导模件是有大量HTS元件与两端铜接头相连,如图1所示.这些接头电阻在大电流(高于5kA)工作时,产生的焦耳热将会增加热负荷进而影响引线超导性

8、能退化,因此研究这些接头的低阻焊接工艺是必要的.为了减小这部分对引线产生的影响,本文针对Cu/Cu,Cu/HTS,HTS/HTS材料界面接头电阻最小化进行实验和工艺研究,分析了减小接头电阻的各种因素包括焊接温度,焊料,搭接距离和焊锡层厚度,并总结出在}rI’S电流引线设计与研发中焊接接头工艺的设计参数.2实验21Bi一2223/Ag—Au高温超导带材热处理实验由文献[1]中知道,对PI-I’工艺制备的多芯Bi一2223/Ag—Au(带材横截面积尺寸为4.