DB34∕T 2843-2017 高温超导叠制造工艺及试验方法.pdf

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1、ICS27.120.99F69DB34安徽省地方标准DB34/T2843—2017高温超导叠制造工艺及试验方法Manufacturetechnologyandexperimentalmethodofhightemperaturesuperconductingstack2017-03-30发布2017-04-30实施安徽省质量技术监督局发布DB34/T2843—2017前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由中国科学院等离子体物理研究所提出。本标准由安徽省核聚变工程技术及应用标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中国科学院等离子体物理研究所、安徽省

2、质量和标准化研究院。本标准主要起草人：陆坤、宋云涛、郑金星、张文秋、丁昌东、刘承连、丁开忠、周挺志、黄雄一、陈洁鹤、邹春龙。IDB34/T2843—2017高温超导叠制造工艺及试验方法1范围本标准规定了高温超导叠制造工艺及试验方法的术语和定义、焊接材料要求、超导叠焊接、超导叠测试和测试报告。本标准适用于真空超导叠焊接制造及测试方法。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T13811-2003电工术语超导电性3术语和定义GB/T1

3、3811-2003界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电流引线currentlead室温电源与低温磁体之间的电连接装置。电流引线低温端位于低温腔体内部，与4K超导母线连接，另外一端位于室温状态下，与室温电源总线连接。具体结构如图1所示。图1高温超导电流引线结构注：超导电流引线由工作在（4-78）K温区的HTS超导段的部件，和工作在（78-300）K温区的气冷铜电流引线部件组成。HTS部件的冷端与超导母线相连，并由超导母线的超临界液氦冷却维持在5K左右，HTS部件温端与铜引线的热交换装置连接，并通过该热交换装置使该端维持在（40-75）K。铜引线的热交换由引入5

4、0K氦气进行强制冷却，经过热交换后在铜引线的室温端输出大约300K的氦气。HTS部件是由基材为Bi-2223/AgAu或YBCO的合金超导带先钎焊成超导带叠，再将该带叠钎焊在具有较低热传导率的不锈钢支撑管上形成的。1DB34/T2843—20173.2超导叠HTSstack为了提高电流引线的载流能力，将电流引线中的高温超导带材并联连接在一起的，形成的叠状结构。示例：TF68KA电流引线，一根电流引线共需要1000多根银金基Bi-2223高温超导带并联，这些高温超导带材共分为90叠，每叠由12层带组成。图2为10kA电流引线的36个超导叠。图210kA电流引线的36个超

5、导叠3.3超导接头superconductingjoint用于连接高温超导电流引线与低温超导馈线的部件。在电流引线中，超导接头通过钎焊完成。3.4接头电阻jointresistance因超导接头的引入而给系统带来的额外电阻。3.5临界电流criticalcurrent处于超导态的超导体通以直流电流增加到临界值时样品转入正常态时的电流。3.6真空钎焊vacuumweld在真空条件下，通过加热使焊剂熔化而形成的一种可有效地避免材料表面氧化的高质量连接工艺方法。3.7四引线法four-probemethod为消除接触电势和接触电阻对测量电位的影响，采用四根引线测量样品电阻的

6、方法。其中外侧两根为电流引线，内侧两根为电压引线。如图3所示。2DB34/T2843—2017图3四引线法示意图4焊接材料要求4.1超导带材高温超导带材除具有100A以上的载流能力，还要具有较低的热导率，带材易焊接。4.2焊料选择熔点183℃的Sn-40Pb焊料和熔点为217℃的Sn-3.8Ag-0.7Cu焊料。4.3焊接模具4.3.1焊接模具应满足如下条件：a)为凹槽模具，采用不粘焊锡的材料；b)具有一定的刚度；c)有良好的导热率；24.3.2每个槽配有用于压紧超导叠的压紧块，超导叠上的平均压强应在150g/cm左右。5超导叠焊接5.1焊接装置超导叠通过真空钎焊方式

7、将多根超导带焊接成叠。焊接装置包括：——真空钎焊控制箱；——超导叠焊接模具；——加热器；——冷却系统；——温度采集控制系统；——数字真空计；——数据采集表；——真空泵；——超导叠储存箱（真空箱）等。3DB34/T2843—20175.2材料准备超导叠焊接需进行如下准备：a)将带材裁剪成理论计算所需长度的超导带；b)用无水酒精擦除带材上的污渍；c)按超导带—焊料带—超导带的顺序交替装入模具中。5.3焊接模具温度控制5.3.1超导叠在真空钎焊时，应对焊接模具底板和侧板的温度实现同步控制，然后升高至焊接温度，保温预定时间后停止加热。5.3.2温度控制系统应