研究领域

高强度的导体

磁铁所用材料的强度是获得更高磁场的限制因素。提高高磁场磁体中导体和结构材料的强度、耐久性和功能的研究主要集中在以下几个方面:

• 通过制备途径增强纳米结构/性能关系
• 与工业制造商合作，利用和探索制造技术和路线，以提高性能
• 利用最新的微/纳米表征技术研究其物理性能、原子结构和微观结构
• 探索有潜力制造下一代磁铁的新材料

研究导体(Cu, Cu- ag, Cu- nb和Cu+Al2O3)的制备路线的目标是制造具有所需截面和性能的高强度导体。应变硬化引入了影响弹塑性转变的纳米结构和晶体晶格畸变。Cu-Nb (fcc-bcc复合材料)比Cu-Ag (fcc-fcc复合材料)导体晶格畸变更严重，导致应力-应变曲线更圆润。变形后的Cu+Al2O3材料由于纳米粒子不受剪切影响而发生了突然的弹塑性转变，限制了晶格畸变。晶格畸变与脉冲磁体的疲劳有关，影响脉冲磁体的使用寿命。

磁体增强材料(钴镍合金和高纯马氏体时效钢)主要由位错、相干缺陷或几个原子层厚的析出物增强。这些材料比目前可用的材料如不锈钢具有更高的杨氏模量。优化后的MP35N合金制造路线提供了可靠的77k极限强度2500 MPa，并在2300 MPa下存活> 2000次循环。

目前，已经制备了由不锈钢夹套Cu、Cu+0.3wt%Al2O3和Cu+1.1wt%Al2O3组成的宏观复合材料，具有实现高强度和大截面的潜力。我们还研究了Cu+SiC复合材料，其强度为295 K，电导率为70% IACS。

新导体的探索主要集中在Cu和Cu+Al2O3的低温变形方面。初步结果表明，在低应变水平下，低温变形确实使Cu+Al2O3导体发生了更多的应变硬化。

如需更多信息，请联系克汉．

高温超导体

HTS材料的应用是使高磁场磁体更节能所需的未来技术。传统的技术超导体(Nb_3.Sn和NbTi)仅限于磁场< 20 T的应用，而感兴趣的高温超导材料在> 30 T的磁场中仍保持出色的4k超导性能应用超导中心．

MS&T的应用研究主要集中在两种流行的高温超导材料(YBCO和Bi-2212)及其在强磁场磁体设计和运行中的应用。这两种导体都是复杂而精密的，因此必须在电学性能、机械性能和机电综合性能测试中评估其操作要求的极限。MS&T开发了专门知识、技术和设备来评估这些独特的导体。对YBCO的机电组合性能进行了全面的研究，以支持YBCO的研究全超导32t磁体．详情见77K YBCO涂层导体和接头的表征．

Bi-2212具有重要的兴趣，因为它可以以圆形线形式制造，这是电磁磁铁和高温超导电缆的首选几何形状。对软银包层线的应力-应变行为的详细描述正在进行中。有关更多信息，请参阅银合金包层Bi-2212圆丝的拉伸性能(介绍，2009)或100 bar热处理Bi-2212圆丝4.2 K拉伸试验(备忘录,2014)。

如需更多信息，请联系鲍勃·沃尔什．

结构材料

串联复合型导管合金研究

导管合金研究项目确保了SCH磁体中这一主要结构部件的可靠性。详细信息请参见疲劳寿命注意事项．

ITER的材料

ORNL的美国- iter项目正在与我们进行合作研究，以确定核聚变反应堆大磁体中使用的结构和电气材料。在NHMFL为US-ITER进行的导管合金研究的两份报告已在2011年和2009年的CEC/ICMC会议上发表。详细信息请参见ITER TF线圈导管用316LN改性合金的冷加工研究，在2011年的会议上提出Nb3Sn CICC改性JK2LB的力学性能，在2009年的会议上提出。

串联混合和ITER研究

这两个磁铁项目都要求在高循环疲劳应力应用中使用特殊合金316LN。有限的可用数据库促使生成了在2009年CEC/ICMC会议上展示的4k疲劳数据。详细信息请参见用于高场强电缆导管应用的改良316LN不锈钢在4 K下的疲劳性能(PDF, 352 KB)，在2009年CEC/ICMC会议上发表。

超导体

有关超导体研究的更多信息，请联系鲍勃·沃尔什．

有关MS&T研究的更多信息，请联系鲍勃·沃尔什．