《力学性能测量 REBCO二代高温超导带材(镀铜带)横向脱层强度测试方法》由TC265(全国超导标准化技术委员会)归口上报及执行,主管部门为中国科学院。
REBCO(RE指Y, Gd,Dy等稀土元素)二代高温超导带材相比低温超导线具有更高的不可逆磁场、高场下优异的载流能力,跟一代高温超导线相比成本更低,使用温度范围更宽,在超导磁体、超导电缆、超导电机等领域具有重要的应用前景,已成为未来超导材料发展的主要方向。
REBCO二代高温超导带材是一个典型的层合材料,在运行过程中由于电磁力和热应力的作用会出现层间脱层(也称剥离)现象。
大量的实验发现,脱层已成为REBCO二代高温超导带材最主要破坏形式,且一旦发生脱层,会对超导装置的运行带来安全隐患。
因此,对REBCO二代高温超导带材的脱层强度研究具有重要的科学意义和工程应用背景。
对于REBCO二代高温超导带材脱层强度的研究,主要有以下几种方法:1,剥离测试(Peeling test)。
这种方法的优点是测试数据较为集中,离散性比较小,缺点是测试结果受稳定层塑性变形能量损耗的影响较大、常掩盖其真实界面性能,测试结果会受到剥离角度的影响,不能直接给出材料脱层强度且与超导装置中带材真实的受力情况差别较大。
2,针拉测试(pin-pull tensile test)。
该方法的优点在于方便且易于实现常温及低温测试,主要缺点包括测试面积小只能反映材料某一小区域的脱层强度、焊接区域边缘稳定层的塑性变形也对实验结果存在较大影响。
3,砧拉测试(anvil tensile test)。
这种方法的优点在于操作方便且易于实现常、低温测试,且工况最接近超导装置中带材的真实受力特性,是目前国内外应用最广泛的一种脱层强度的测试方法。
4,三点弯拉伸(three points bending test),该方法主要用来测试横向拉伸强度,但是整个过程受到非均匀应力分布的影响。
5,四点弯测试(four points bending test),主要测试REBCO的断裂韧性,难以直接给出脱层强度。
综上所述,砧拉法原理简单、方便易行,测试工况最接近带材真实受力情形,技术成熟度高。
另外,在REBCO二代高温超导带材中,由于超导层和缓冲层(Buffer)均为陶瓷材料,其断裂韧性较低且离散性非常大,这就使得实验所得REBCO二代高温超导带材的脱层强度数据离散性很大,采用传统的数据处理方法,即平均值和标准差的方式难以对脱层的特征进行有效描述,导致难以对材料制备和工程设计提供指导性建议。
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