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随着近代科学技术的飞速发展,强磁场作为一种极端条件在NMR、MRI、凝聚态物理、能源科学等科学研究等领域中发挥重要作用。与常规磁体相比,超导磁体能在高电流密度下运行,并能提供较高的磁场,具有质量轻、体积小、投资省、运行费用低的优点。高场超导磁体通常可以分为两部分:一部分是用NbTi和Nb3Sn等低温超导材料(LTS)制作的背场磁体,另一部分是用高温超导材料(HTS)制作的内插磁体。由于目前HTS带材制备工艺的限制,商业上能提供的带材长度只能达到百米量级,但在一些大型超导体的研制过程中,往往需要使用千米量级以上的HTS带材。为了降低磁体的制造成本,我们常用相对短一些的带材制成独立的双饼,将双饼装配好之后,再通过接头将双饼串联起来。由于所有的双饼都通过接头串联在一起,其中任何一个发热严重的劣质接头都会影响磁体的磁场稳定度,降低整个磁体的安全裕度,因此超导接头是超导磁体能否实现稳定运行的重要因素之一。 本课题主要对高场内插磁体接头技术进行研究,主要包括仿真分析和理论分析、焊接装置和焊接条件对接头性能的影响、内插磁体实验研究三个方面。 首先,对接头技术进行了理论分析和仿真分析。根据接头形状建立Ansoft仿真模型,仿真出了接头中的电流分布,得出了接头等效电路模型;并在理论上分析了各因素对传导电阻和接触电阻的影响。 其次,根据接头焊接的特点和要求,研制出了既可用于焊接短样接头又可用于焊接磁体接头的接头焊接装置;并用该装置研究了压力、搭接长度、焊接电流、焊接时间、焊锡等焊接条件对接头性能的影响,找出了合适的焊接条件组合。 最后,成功地将研究出的接头焊接技术用于内插磁体实验研究。用接头将双饼串联起来形成内插磁体,在液氮环境下测量内插磁体及接头的V-I曲线,确认其性能良好之后,将内插磁体放入15T背场磁体中进行液氦环境性能测试。最终用北京英纳Bi2223绕制的8个双饼达到19.4T的高场,用SuNAM生产的YBCO绕制的15个双饼达到24T的高场。