[发明专利]超导带材脱层应力测试装置和测试方法

说明书

本发明提供了一种超导带材脱层应力测试装置和测试方法，包括：脱层应力测试部分和临界电流测量部分；待测超导带材安装在脱层应力测试部分上，脱层应力测试部分向待测超导带材的厚度方向施加脱层力；临界电流测量部分包括：传感器，分布设置在待测超导带材的长度方向，采集待测超导带材的电压信息或磁场强度信息；通过脱层应力测试部分向待测超导带材提供时变电流，以及通过临界电流测量部分采集对应时刻下的电压信息或磁场强度信息，得到待测超导带材在脱层力下的临界电流值；根据多个临界电流值所对应的脱层力，得到待测超导带材的临界脱层应力值。通过临界电流测量部分一次能够测量多个位置的临界电流值，能够有效节约测试所需的时间。

技术领域

本发明涉及超导带材技术领域，具体地，涉及一种超导带材脱层应力测试装置和测试方法。

背景技术

高温超导有着非常广泛的应用,领域涉及工业、电力系统、电机、医疗、高能物理、交通等领域。高温超导的强电应用主要涉及大电流和高磁场。具体的产品包括高温超导故障限流器、储能装置、变压器、发电机、核磁共振、磁分离设备、电机、磁悬浮、电缆、感应加热、高能加速器、电磁弹射系统器等。

高温超导带材有着最基本的性能参数——临界电流，指的是超导材料可以保持无阻特性加载的最大电流。当然超导带材在应用中其他的性能也特别重要，其中就包括带材的脱层应力。这是因为目前常规超导线圈在应用时通常会用石蜡或者环氧树脂对其进行真空浸渍，但这种工艺会带来的一个严重的问题在于，工艺本身有可能会对导体本身具有破坏作用。其破坏的机理在于石蜡或者环氧树脂和超导导体组成的材料，在低温下热胀冷缩系数不同，超导导体两侧的石蜡或者环氧树脂极易在冷却期间垂直沿剥离方向对超导导线施加剥离应力。尤其钇系超导导体是一种多层镀层材料，层间结合力弱于剥离应力时，导体性能将发生巨大的折损。即使一开始真空浸渍后没有出现此问题，但在超导线圈应用时多次冷热循环以后，此问题也将会出现。超导线圈力学方面的不良影响如果得不到很好解决的话会制约超导线圈的应用。

解决这个问题，一方面依赖于浸渍技术的提高，另一方面也依赖于超导带材本身脱层应力的提高。

行业内对于临界脱层应力的测试，通常以超导带材临界电流5％的衰退作为判据。测试流程主要可以概述为，每次对带材增加一点脱层拉力，测试带材的临界电流。多次循环往复后，得到带材的脱层特性曲线，如图1所示，这是国际上在这方面测试最有经验的机构测试的曲线。

这种测试看似很严谨，但实际的一个测试中会碰到不少的问题。随着脱层应力增大，由于临界脱层应力下降过程非常陡峭。第一把临界电流还保有98％的时候，下一个脱层应力增大5MPa(很小的量)，可能临界电流就退化到20％以下了。

为了得到更精确的脱层应力曲线，必须提高超导临界电流和超导脱层应力的精度。即减小临界电流每次电流增加的步距，最好控制在是1A，和对带材拉力每次增加的步距，最好控制在1MPa。

超导带材的临界电流普遍在500-800A。如果按这样的细分度测试，按1A/s的升流速率，测试一次临界电流的时间为600秒(10分钟)，测试一个样品几十个应力值，测试一个样品的时间将长达一整天，这是无法接受的。

脱层力持续的升高很容易，但是保持却非常难。在脱层力大的时候，保持并测试临界电流时，往往脱层力设备不能稳定的保持拉力而抖动。对带材的脱层来说，稳定的脱层力很难将其脱层，但反复抖动的冲击力，会提早将带材拉脱层，如图2所示。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超导带材脱层应力测试装置和测试方法。

根据本发明提供的一种超导带材脱层应力测试装置，包括：脱层应力测试部分和临界电流测量部分；

待测超导带材安装在所述脱层应力测试部分上，所述脱层应力测试部分向待测超导带材的厚度方向施加脱层力；