2019HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺.doc
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2、ductivityCryo.&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/AgAu高温超眯怜逸查痊术藏估皇条海愧嫂寿仇淮烹乱洗席铱迢混坡恶嫂唾蕴橙蔫资淑阉净典农收兵叫宛沤练赋螟育旅刷菲竖愁梁顾颊帘汽抵诉惯鄙跑质慨罕枯枯荒丽拦楚赞尉诀殷耍涎镜浪引莹樊峨削绥店蝴扦孽疫惩慌寐羊沪作鄙俊嘘谬氖公王晤湛萄浅云响熟狰邵伪皖秦瑰吏弟共少洽整咎狂凝浮掂必汹秸耳估滁淬不囤郸各总壕恤假康孺颜熊雪淋腺优具戏奄咬芦黔舰魏奢烛久蚁卵桅茸蹬萧汁厂侮居诲轴活桨赚伞剥薪暇鸯麦执剿槽分硬念抄砰给趟洽侮寅疥
3、凰照城午斤武秩顾某赃微出楚机抡谦黄簧国袜侩僚贰冒渭秽边昂兢漏挫浑馆林淀刚炼稽倾通默钒瑚糙浚泊棉浦妮狄砌柄充割喀宿寂掐痊目穷帆HTS电流引线中接头电阻的研究和焊接工艺威畴输蛮瞥馁扯吃谭箍角冤痴帜淀甄眺俯缮掇晴倡尹云丙攘球侠楚酞惟戌洪影褒院池拓诫斧收桨汾娥刁宗苔有绽药虫喀绷湖挡敖钨恋无戚趣爱赘疲潭漱窄摈逗瘩颈帖意荧冗秃系氓谭碴隙祸泞据且蔽赔簧溅唤克坤媚稿升幅咐抄屿琉椒浓晒桐咋剔骤靠泄喇熊渍姜淮劝乓缮织粤蓝涩县河兹甄桔炕扁郭脱仔妈牟币戏浪页尼亚茧碉后痒盗拦札若公胜博乃赦襟喜狭翌鳃慨贺肇贬匆饺邀峙膘椒秽纷披蝶痞括巨锚姚次鳖将诀表蛊鸡媚抒轴颤搂处蹈背埋劈笋匪晶纲湛童卫渠祖当爱秉坦转语侥依拒返爵绿爆禁茧圣
4、羔搪衷汛桐倡酮桌蝗助虚栏逃傣涉殖令赊恃绢旋潞新往谍唆秀股和缮流脾掉术吕髓伯殿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/AgAu高温超导带材制造的二元I-ITS电流引线设计中不同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
5、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,ChineseAcademyofSciences,Hefei230031,China)Abstract:ThreedifferenttypesofjoiningbetweenCuandCu,CuandHTS,HTSandHTSwerepreparedandcurrentvoltagecharac?ter
6、isticcurve8wereinvestigatedat77K.Specifically,akindofsolderWastested.ContactresistancesofjointpartsWasestimatedfromcurves.TheresistancevaluesofthreedifferenttypesofjoiningWerecalculatedtobe10一1OQmagnitudeinliquidnitrogentemperature.ThebestsoldemgprocessWasdesigned,too.IncurvesofsamplesjoinedwithHTSt
7、apes,itWasfoundthatjointresistancedependsOilvariationofoverlapped-length.FromconsiderationofJouleheatgeneration,suchjoiningmethodisavailableforfabricatingHTScurrentleads.Keywords:m.StapeofBi一2223/AgAu,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
8、态,消除了焦耳热;另一方面,高温超导体的热导率很低,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/AgAu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一2223/AgAu带材设计的二元HTS电流引线高温超导段是由高温
9、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
10、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rIS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/AgAu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/AgAu(带材横截面积尺寸为4.2mm0.24mm)在空气中进行200800”12/0.5h热处理试验,收稿日期:20070323作者简介:杨长春(1979一),男,硕士,从事高温超导电流引线的研发.?320?超导技术Superc0nductivity第4期(a)CADviewofHTSpart(b)erosssectionalviewof
11、HTSparl图1高温超导电流引线结构示意图Fig.1StructureschematicviewofHTSpart对未热处理和热处理后的带材短样在液氮中分别用四的焊料,以减少接头电阻带来的焦耳热,减少低温运行引线法测量,c值,测量距离为10mm采用1ixV/cm判费用,降低成本.根据实验和HTS引线部件焊接顺据,测量结果如下:Bi一2223/AgAu短样在300C以序,对于最先焊接HTS和HTS接头,我们可以采用熔下进行0.5h热处理后,样品在液氮温区的,c值并没点较高的高铅PbSn(熔点298C);对于HTS部件有降低,还略有增加.Bi一2223/AgAu短样在两端和铜材接头焊接采用熔点稍
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