连接的超导制品制造技术

一种超导制品包括标称厚度为ｔ↓［ｎ１］的第一超导段、标称厚度为ｔ↓［ｎ２］的第二超导段以及连接区域，该连接区域包括用于将第一和第二超导段连接到一起的拼接板。该拼接板叠在沿该连接区域的第一和第二超导段的一部分上，该连接区域具有厚度ｔ↓［ｊｒ］，其中ｔ↓［ｊｒ］，不大于１．８ｔ↓［ｎ１］和１．８ｔ↓［ｎ２］中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及超导制品及其形成方法。本专利技术特别涉及以连接的涂敷导 体为形式的超导制品以及包含这种超导制品的器件。
技术介绍
超导材料为人所知由来己久。大约1911年人们就知道了在液氦温度下(4.2 K)呈现出超导特性的低温(低-Te)超导体。然而，直到最近人们才发现基于氧 化物的高温(高-Tc)超导体。在1986年附近，发现了在液氮温度以上呈现出 超导特性的第一种高温超导体(HTS)，艮卩YBa2Cu307.x (YBCO)，在过去的15 年间开发出了包括Bi2Sr2Ca2Cu30!o+y(BSCCO)在内的其它材料。高-Tc超导体的 开发已使含这种材料的超导体组件的开发变得在经济方面切实可行，这部分程 度是因为用液氮来操作这种超导体的低温设施的成本明显低于基于液氦的低 温设施。在众多的潜在应用中，工业界已在探索开发这种材料在电力工业中的应 用，其中包括电力产生、传输、分配和存储。在这一方面，据估计，基于铜的 商用电力组件的本征阻抗导致每年损失数十亿美元的电能，相应地，当高温超 导体用于电力组件(比如传输和分配电力线、发电机、变压器和故障电流断续 器)时电力工业一定会获利很多。另外，高温超导体用于电力工业的其它好处 包括电力处理能力增大3-10个因子，电力装备的尺寸(覆盖区)显著减小， 对环境的影响减小，安全性增大，容量比常规技术增大。尽管高温超导体的潜 在好处相当吸引人，当时在高温超导体的大规模生产和商品化的过程中仍然有 大量的技术挑战。在与高温超导体商品化相关联的诸多挑战中，制造可用于形成各种电力组 件的超导条带遇到很多问题。第一代超导条带包括上述BSCCO高温超导体的 使用。这种材料通常形如分立的细丝，它们被嵌在贵金属(通常是银)的基体中。尽管这种导体可以制成具有实现于电力工业中所需的延长的长度(比如千 米量级)，但是因材料和制造成本的原因，这种条带不是商业上切实可行的制口叩O相应地，人们对具有突出的商业潜力的所谓第二代HTS条带产生了很大的 兴趣。这些条带通常采用分层结构，它通常包括用于提供机械支撑的柔性基片、 覆盖着基片的至少一个缓冲层(该缓冲层任选地包含多个膜)、覆盖缓冲膜的 HTS层以及覆盖超导体层的电稳定层(通常由至少一种贵金属构成)。然而， 到目前为止，在这种第二代条带完全商品化之前，仍然有大量工程和制造方面 的挑战。相应地，考虑到上述内容，在超导体领域尤其是在具有商业潜力的超导条 带及其形成方法以及利用这种超导条带的电力组件等方面仍然存在各种需求。附图说明图1示出了根据本专利技术一实施方式的超导条带导体的一般分层结构。图2示出了连接的超导制品的特定结构的实施方式。图3示出了连接的超导制品的另一个实施方式。图4示出了根据一实施方式的拼接板(splice)。图5示出了根据另一个实施方式的拼接板的超导制品的基本架构。
技术实现思路
根据第一方面，超导导体(特别是超导制品)包括标称厚度为tm的第一超导段、标称厚度为tn2的第二超导段、以及由拼接板构成的连接区域，该拼接板用于将第一和第二超导段连接到一起。该拼接板沿连接区域覆盖着一部分第一和第二超导段，该连接区域的厚度为tjr,其中tjr不大于1.8t^和1.8t。2中的至少一个。根据另一方面，超导制品包括具有第一段末端部分的第一超导段，该第 一段末端部分具有减薄的厚度M;具有第二段末端部分的第二超导段，该第二 段末端部分具有减薄的厚度tr2;以及由拼接板构成的连接区域，该拼接板用于 将第一和第二超导段连接到一起。该拼接板覆盖第一和第二段末端部分。 根据另一方面，超导制品包括具有第一段末端部分的第一超导段，该第 一超导段具有标称厚度tnl，该第一段末端部分具有比t^小的减薄的厚度tri; 具有第二段末端部分的第二超导段，该第二超导段具有标称厚度k，第二段末 端部分具有比tn2小的减薄的厚度tr2，其中第一和第二末端部分在连接区域处接 合到一起。该连接区域具有厚度tjr该厚度不大于1.8t^和1.8tn2中的至少一个。根据另一方面，超导制品包括标称厚度为td的第一超导导体；以及沿连 接区域覆盖第一导体的第二超导导体，该连接区域具有不大于1.8t^的厚度。根据另一方面，超导制品包括由第一基片所构成的第一超导段、覆盖着第 一基片的第一超导层、以及覆盖着第一超导层的稳定层。该制品还包括由第 二基片所构成的第二超导段、覆盖着第二基片的第二超导层、以及覆盖着第二 超导层的稳定层。由拼接板构成的连接区域被设置成将第一和第二超导段连接 到一起，该拼接板包括超导层但没有稳定层和基片之一。具体实施例方式参照图1，描绘了根据本专利技术一实施方式的超导制品的一般分层结构。超 导制品包括基片10、覆盖着基片10的缓冲层12、超导层14、其后的保护层 16 (通常是贵金属层)以及稳定层18 (通常是非贵金属，比如铜)。基片10通常是基于金属的并且最好是至少两种金属元素的合金。特别适合的基片材料包括基于镍的金属合金(比如，已知的Inconel⑧合金组)。Incone1⑧ 合金往往具有期望的蠕变、化学和机械特性，其中包括膨胀系数、抗张强度、 屈服强度和延长性。这些金属通常都是以成巻条带的形式购得的，特别适合于 超导条带制造过程，该制造过程将利用盘式条带处理。基片10通常采用条带状结构，具有很高的尺寸比例。例如，条带的宽度 通常具有约0.4-10cm的量级，而条带的长度通常至少约为100米，最好大于 约500米。事实上，本专利技术的各实施方式所提供的超导条带包括长度为l千米 或更长的基片10。相应地，该基片可以具有相当高的尺寸比例，其量级不小于 10、不小于100、甚至不小于约1000。某些实施方式更长，其尺寸比例为104 和更高。如本文中所使用的那样，术语尺寸比例用于表示基片或条带的长 度与接下来最长的尺寸即基片或条带的宽度的比例。在一个实施方式中，处理该基片，以使其具有期望的表面特性以便于接着 沉积构成超导条带的其它层。例如，可以将该表面轻度抛光到期望的平整度和 表面粗糙度。另外，尽管本文的实施方式一般利用无纹理的多晶基片(比如，上述可买到的基于镍的条带)，但是通过使用已知的RABiTS (滚动辅助双轴 纹理化基片)技术便可以将该基片处理成本领域可理解的双轴纹理型。再看缓冲层12，该缓冲层可以是单层，或者更常见的是由若干膜制成的。 最典型的是，缓冲层包括具有结晶纹理的双轴纹理膜，这种结晶纹理通常沿该 膜的共面和非共面的晶轴对准。这种双轴纹理可以通过IBAD来实现。如本领 域所理解的那样，IBAD是首字母縮写词，表示离子束辅助沉积，该技术可以 有利地用于形成恰当纹理化的缓冲层以便于接着形成具有期望的晶体取向的 超导层从而实现优越的超导特性。氧化镁是用于IBAD膜的典型材料，并且可 以具有50-500埃量级的厚度(比如50-200埃)。一般来说，IBAD膜具有像岩 盐这样的晶体结构，就像美国专利6， l卯,752所定义和描述的那样，该专利引 用在此作为参考。缓冲层可以包括其它膜，比如设置在IBAD膜和基片之间且与它们直接接 触的阻挡膜。在这方面，阻挡膜可以由氧化物(比如氧化钇)构成，并且用于 将基片和IBAD膜隔离。阻挡膜也可以由非氧化物(比如氮化硅)构成。用于 沉积阻挡膜的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导制品，包括：　　　　具有标称厚度ｔ↓［ｎ１］的第一超导段；　　　　具有标称厚度ｔ↓［ｎ２］的第二超导段；以及　　　　由拼接板构成的连接区域，用于将所述第一和第二超导段连接到一起，所述拼接板沿所述连接区域覆盖所述第一和第二超导段的一部分，所述连接区域具有厚度ｔ↓［ｊｒ］，其中ｔ↓［ｊｒ］不大于１．８ｔ↓［ｎ１］和１．８ｔ↓［ｎ２］中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-4-8 11/102,0431.一种超导制品，包括具有标称厚度tn1的第一超导段；具有标称厚度tn2的第二超导段；以及由拼接板构成的连接区域，用于将所述第一和第二超导段连接到一起，所述拼接板沿所述连接区域覆盖所述第一和第二超导段的一部分，所述连接区域具有厚度tjr，其中tjr不大于1.8tn1和1.8tn2中的至少一个。2. 如权利要求l所述的制品，其特征在于，所述拼接板包括超导层。其特征在于，所述拼接板还包括用于覆盖所述3. 如权利要求2所述的制品超导层的稳定层。4. 如权利要求2所述的制品 超导层的基片。5. 如权利要求l所述的制品其特征在于，所述拼接板还包括用于覆盖所述 其特征在于，^基本上等于t^。6. 如权利要求l所述的制品 其特征在于，tjr不大于1.6^和1.6tn2中的至 其特征在于，tjr不大于1.5 tn,和1.5 tw中的至少一个。7. 如权利要求6所述的制品其特征在于，tjr不大于1.5tn,和1.5^中的至少一个。8.如权利要求7所述的制品其特征在于，tjr不大于1.3tn,和1.3^中的至少一个。9.如权利要求l所述的制品，其特征在于，tjr基本等于^和^中的至少一10. 如权利要求l所述的制品，其特征在于，所述第一超导段包括第一基片、 用于覆盖所述第一基片的第一超导层、以及用于覆盖所述第一超导层的第一稳定 层，所述第二超导段包括第二基片、用于覆盖所述第二基片的第二超导层、以及用 于覆盖所述第二超导层的第二稳定层。11. 如权利要求10所述的制品，其特征在于，所述第一和第二超导段分别包 括第一和第二缓冲层，所述第一缓冲层被设置在所述第一基片和所述第一超导层之 间，所述第二缓冲层被设置在所述第二基片和所述第二超导层之间。12. 如权利要求10所述的制品，其特征在于，所述第一和第二超导层由高温 超导材料构成，这种高温超导材料具有不小于约77K的临界温度Tc。13. 如权利要求12所述的制品，其特征在于，所述超导材料包括 REBa2Cu307.x，其中RE是稀土元素。14. 如权利要求l所述的制品，其特征在于，所述制品具有不小于约10的尺 寸比例。15. 如权利要求14所述的制品，其特征在于，所述制品具有不小于约100的 尺寸比例。16. 如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述第一和第二超导段都...

【专利技术属性】
技术研发人员：V塞尔瓦曼尼克姆，谢义元，AR诺尔，
申请(专利权)人：美国超能公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]