臨界彎曲半徑測(cè)量 液氮溫區(qū)Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲半徑測(cè)量-編制說(shuō)明

1工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

國(guó)際上對(duì)氧化物高溫超導(dǎo)體廣泛的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。應(yīng)用研究在不斷進(jìn)行中，涉及

高場(chǎng)磁體、低損耗電能傳輸、電子學(xué)和其他技術(shù)等方面。高溫氧化物超導(dǎo)體的制

備技術(shù)對(duì)于應(yīng)用及其重要。就目前氧化物高溫超導(dǎo)體的發(fā)展而言，Bi-2223超導(dǎo)

體在制備成一定實(shí)用長(zhǎng)度且具有良好超導(dǎo)特性的帶材方面都較為成功。高溫超導(dǎo)

帶材在高場(chǎng)磁體、低損耗電能傳輸?shù)葢?yīng)用中，一般均需要繞制成線圈或者螺旋通電導(dǎo)體形

式加以使用。高溫氧化物超導(dǎo)體為陶瓷材料，機(jī)械性能較差，制備成超導(dǎo)帶材或

線材時(shí)候加入了其他的金屬材料進(jìn)行加強(qiáng)，但是仍然不能和常規(guī)的銅或鋁相比，

超導(dǎo)線材或帶材本身存在機(jī)械使用限制。超導(dǎo)材料存在臨界彎曲直徑，一旦彎曲

直徑小于該值，其臨界電流大幅下降。

對(duì)于高溫氧化物超導(dǎo)體，國(guó)內(nèi)外很多從事超導(dǎo)方面研究的技術(shù)人員發(fā)表了很

多關(guān)于Bi-2223超導(dǎo)材料的基礎(chǔ)特性如彎曲特性、拉伸特性等研究工作的論文，

但尚無(wú)關(guān)于Bi-2223超導(dǎo)帶材臨界彎曲直徑的標(biāo)準(zhǔn)。因此，建立標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法

十分必要且具有重大意義。

為了更好的規(guī)范Bi-2223超導(dǎo)帶材臨界彎曲直徑的測(cè)量方法，全國(guó)超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)

化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC265）向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提出自主制定我國(guó)《臨界

彎曲直徑測(cè)量液氮溫區(qū)Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑測(cè)量》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2022

年6月7日，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)管理司委托全國(guó)超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委

員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院電工研究所“臨界彎曲半徑測(cè)量液氮溫區(qū)Bi-2223超導(dǎo)帶材的

臨界彎曲直徑測(cè)量”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目，合同編號(hào)T-XXJS-2022-227-001，進(jìn)入標(biāo)

準(zhǔn)起草階段，截止日期為2023年10月15日。

1.2項(xiàng)目主要內(nèi)容

彎曲對(duì)超導(dǎo)帶材臨界電流的影響特性對(duì)超導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，超導(dǎo)帶材

的臨界彎曲直徑是超導(dǎo)帶材的重要指標(biāo)。在超導(dǎo)帶材生產(chǎn)及使用過(guò)程，需要液氮

溫區(qū)下Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑。

本標(biāo)準(zhǔn)將建立液氮溫區(qū)下Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)，

建立臨界電流測(cè)試系統(tǒng)及同心彎曲裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)線帶材彎曲后的臨界電流測(cè)

量。標(biāo)準(zhǔn)將介紹適用范圍、專(zhuān)用名詞定義與測(cè)試原理等，描述測(cè)試裝置及樣品的

處理規(guī)范，陳述測(cè)量步驟進(jìn)行規(guī)范，給出測(cè)試報(bào)告。

1.3協(xié)作單位及主要起草人

2021年10月正式成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，起草單位為中國(guó)科學(xué)院電工研究所，

參與單位包括：中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所、上海電纜研究所、華北電力大

學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司、蘇州新材料研究所、中

國(guó)科學(xué)院物理研究所。張國(guó)民任組長(zhǎng)，主要起草人包括：張國(guó)民、張東、杜曉紀(jì)、

靖立偉、史越、楊立紅、鄭金星、韓云武、皮偉、石晶、顧晨、宋萌、王玉山、

吳奕龍、賈士奇。

1.4主要工作過(guò)程

前期工作階段：

2022年6月，成立工作組，完成工裝制作和樣品寄送，開(kāi)始循環(huán)比對(duì)測(cè)試；

測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠，測(cè)試報(bào)告見(jiàn)附件。

2023年2月17日，向工作組全體成員發(fā)出工作組內(nèi)部討論稿。

2023年2月24日，收到工作組成員的修改意見(jiàn)。

2023年3月7日，召開(kāi)工作組內(nèi)部討論會(huì)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文稿的內(nèi)容修改、項(xiàng)目

進(jìn)度進(jìn)行討論。

2023年4月7日，形成第二版工作組討論稿，并完成了相關(guān)附件（編制說(shuō)

明和測(cè)試報(bào)告）的起草工作。將標(biāo)準(zhǔn)文稿及相關(guān)附件提交TC265秘書(shū)處進(jìn)行審

核。

2023年4月14日，收到秘書(shū)處對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文稿及其相關(guān)附件的修改意見(jiàn)。

2023年4月24日，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人將標(biāo)準(zhǔn)文稿及其相關(guān)附件進(jìn)一步修改后，形

成第一版征求意見(jiàn)稿，提交秘書(shū)處進(jìn)行審核。

征求意見(jiàn)階段：

2023年5月12日，向本領(lǐng)域內(nèi)9個(gè)單位的9位專(zhuān)家正式發(fā)出征求意見(jiàn)稿。

2標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容確定依據(jù)

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)的編制原則是：

1）依據(jù)GB/T1.1-2020規(guī)則起草；

2）標(biāo)準(zhǔn)中的名詞和定義遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T2900.100-2017電工術(shù)語(yǔ)超導(dǎo)電性；

GB/T18502-2018臨界電流測(cè)量銀和/或銀合金包套Bi-2212和Bi-2223氧

化物超導(dǎo)體的直流臨界電流。

3）結(jié)合實(shí)踐過(guò)程開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)的起草，與現(xiàn)有超導(dǎo)類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)保持一致性，編寫(xiě)測(cè)

試報(bào)告，優(yōu)化和完善測(cè)試報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容確定依據(jù)

2.2.1測(cè)量原理

Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑是通過(guò)測(cè)量帶材的臨界電流（Ic）隨彎曲直

徑（D）的變化曲線來(lái)確定的。即根據(jù)測(cè)量得到的超導(dǎo)帶材彎曲狀態(tài)下的Ic和彎

曲直徑的關(guān)系曲線，確定Ic為95%Ic0時(shí)所對(duì)應(yīng)的彎曲直徑為超導(dǎo)帶材的臨界彎曲

直徑Dc。

按照GB/T18502–2018的規(guī)定測(cè)量Bi-2223超導(dǎo)帶材短直樣品液氮下的初始

臨界電流值Ic0。在室溫中將帶材樣品安裝于彎曲骨架上，在自場(chǎng)、液氮浸泡下測(cè)

量其臨界電流值，測(cè)量過(guò)程中避免樣品受彎曲應(yīng)力之外的其他應(yīng)力的作用。改變

彎曲直徑時(shí)需將樣品回溫。按彎曲直徑從大到小的順序，依次測(cè)量超導(dǎo)帶材的臨

界電流值Ic，直至Ic衰減到80%Ic0以下。

2.2.2臨界彎曲直徑的測(cè)量裝置

1)工裝材料的選定：

彎曲骨架應(yīng)不引起樣品局部過(guò)量應(yīng)變。從室溫冷卻到液氮溫度，樣品和彎曲

骨架之間的熱收縮差引起的樣品熱應(yīng)變應(yīng)控制在±0.1%以內(nèi)。這種熱應(yīng)變可依據(jù)

組成材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行評(píng)估。為了使熱應(yīng)變最小化，彎曲骨架應(yīng)由具有類(lèi)似

樣品熱收縮特性的材料制成。

如果樣品彎曲骨架和樣品熱收縮特性不同而在降溫后產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)變，應(yīng)注

明該Ic值是在何種骨架材料引起的過(guò)度應(yīng)變狀態(tài)下測(cè)定的。

GB/T18502–2018中表A.1推薦了適合于制作樣品彎曲骨架的材料，制作骨

架時(shí)可以選用其中任何一種。

2）彎曲骨架結(jié)構(gòu)

如圖1所示，典型的彎曲骨架結(jié)構(gòu)由一組不同彎曲直徑的同心柱體組成。根

據(jù)現(xiàn)有商用帶材的規(guī)格，推薦彎曲直徑的范圍在100mm~10mm之間，變化間

距不大于10mm。

圖1彎曲骨架結(jié)構(gòu)示意圖

同心柱體臺(tái)階的寬度應(yīng)大于商業(yè)帶材的寬度，推薦不小于5mm。柱體直徑

加工精度優(yōu)于±0.02mm。

超導(dǎo)帶材電壓引線接點(diǎn)宜靠近樣品彎曲部位。

3主要驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)及分析

本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作先后在中國(guó)科學(xué)院電工研究所、中國(guó)科學(xué)院等離子研

究所和清華大學(xué)進(jìn)行，測(cè)試樣品為日本住友電工生產(chǎn)的typeHT-CA，typeHT-SS

和typeH三種帶材。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)文稿規(guī)范的測(cè)試過(guò)程進(jìn)行了驗(yàn)證。

具體驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過(guò)程及測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)附件-《臨界彎曲直徑測(cè)量液氮溫區(qū)

Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑測(cè)量》循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)報(bào)告。

4與國(guó)際、國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的對(duì)比情況

目前國(guó)際上尚無(wú)同類(lèi)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

5與有關(guān)法律、行政法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

經(jīng)查，本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)及制定中的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)交叉重復(fù)，不涉及國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利，

與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)無(wú)沖突。

6重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)的制定過(guò)程不存在重大意見(jiàn)分歧。

7涉及專(zhuān)利的有關(guān)說(shuō)明

無(wú)。

8實(shí)施國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求

本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，為我國(guó)臨界彎曲直徑測(cè)量液氮溫區(qū)Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界

彎曲直徑測(cè)量提供了依據(jù)，不僅有助于提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化的檢驗(yàn)技術(shù)水平，更為我

國(guó)高溫超導(dǎo)電力電工裝備的研制提供有力支持，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)起到了一定的促進(jìn)

作用。

9其他應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的事項(xiàng)

無(wú)。

2023年4月21日

1工作簡(jiǎn)況

1.1任務(wù)來(lái)源

國(guó)際上對(duì)氧化物高溫超導(dǎo)體廣泛的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。應(yīng)用研究在不斷進(jìn)行中，涉及

高場(chǎng)磁體、低損耗電能傳輸、電子學(xué)和其他技術(shù)等方面。高溫氧化物超導(dǎo)體的制

備技術(shù)對(duì)于應(yīng)用及其重要。就目前氧化物高溫超導(dǎo)體的發(fā)展而言，Bi-2223超導(dǎo)

體在制備成一定實(shí)用長(zhǎng)度且具有良好超導(dǎo)特性的帶材方面都較為成功。高溫超導(dǎo)

帶材在高場(chǎng)磁體、低損耗電能傳輸?shù)葢?yīng)用中，一般均需要繞制成線圈或者螺旋通電導(dǎo)體形

式加以使用。高溫氧化物超導(dǎo)體為陶瓷材料，機(jī)械性能較差，制備成超導(dǎo)帶材或

線材時(shí)候加入了其他的金屬材料進(jìn)行加強(qiáng)，但是仍然不能和常規(guī)的銅或鋁相比，

超導(dǎo)線材或帶材本身存在機(jī)械使用限制。超導(dǎo)材料存在臨界彎曲直徑，一旦彎曲

直徑小于該值，其臨界電流大幅下降。

對(duì)于高溫氧化物超導(dǎo)體，國(guó)內(nèi)外很多從事超導(dǎo)方面研究的技術(shù)人員發(fā)表了很

多關(guān)于Bi-2223超導(dǎo)材料的基礎(chǔ)特性如彎曲特性、拉伸特性等研究工作的論文，

但尚無(wú)關(guān)于Bi-2223超導(dǎo)帶材臨界彎曲直徑的標(biāo)準(zhǔn)。因此，建立標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法

十分必要且具有重大意義。

為了更好的規(guī)范Bi-2223超導(dǎo)帶材臨界彎曲直徑的測(cè)量方法，全國(guó)超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)

化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC265）向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提出自主制定我國(guó)《臨界

彎曲直徑測(cè)量液氮溫區(qū)Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑測(cè)量》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2022

年6月7日，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)管理司委托全國(guó)超導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委

員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院電工研究所“臨界彎曲半徑測(cè)量液氮溫區(qū)Bi-2223超導(dǎo)帶材的

臨界彎曲直徑測(cè)量”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目，合同編號(hào)T-XXJS-2022-227-001，進(jìn)入標(biāo)

準(zhǔn)起草階段，截止日期為2023年10月15日。

1.2項(xiàng)目主要內(nèi)容

彎曲對(duì)超導(dǎo)帶材臨界電流的影響特性對(duì)超導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，超導(dǎo)帶材

的臨界彎曲直徑是超導(dǎo)帶材的重要指標(biāo)。在超導(dǎo)帶材生產(chǎn)及使用過(guò)程，需要液氮

溫區(qū)下Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑。

本標(biāo)準(zhǔn)將建立液氮溫區(qū)下Bi-2223超導(dǎo)帶材的臨界彎曲直徑測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)，

建立臨界電流測(cè)試系統(tǒng)及同心彎曲裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)超導(dǎo)線帶材彎曲后的臨界電流測(cè)

量。標(biāo)準(zhǔn)將介紹適用范圍、專(zhuān)用名詞定義與測(cè)試原理等，描述測(cè)試裝置及樣品的

處理規(guī)范，陳述測(cè)量步驟進(jìn)行規(guī)范，給出測(cè)試報(bào)告。

1.3協(xié)作單位及主要起草人

2021年10月正式成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組，起草單位為中國(guó)科學(xué)院電工研究所，

參與單位包括：中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所、上海電纜研究所、華北電力大

學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司、蘇州新材料研究所、中

國(guó)科學(xué)院物理研究所。張國(guó)民任組長(zhǎng)，主要起草人包括：張國(guó)民、張東、杜曉紀(jì)、

靖立偉、史越、楊立紅、鄭金星、韓云武、皮偉、石晶、顧晨、宋萌、王玉山、

吳奕龍、賈士奇。

1.4主要工作過(guò)程

前期工作階段：

2022年6月，成立工作組，完成工裝制作和樣品寄送，開(kāi)始循環(huán)比對(duì)測(cè)試；

測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠，測(cè)試報(bào)告見(jiàn)附件。

2023年2月17日，向工作組全體成員發(fā)出工作組內(nèi)部討論稿。

2023年2月24日，收到工作組成員的修改意見(jiàn)。

2023年3月7日，召開(kāi)工作組內(nèi)部討論會(huì)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文稿的內(nèi)容修改、項(xiàng)目

進(jìn)度進(jìn)行討論。

2023年4月7日，形成第二版工作組討論稿，并完成了相關(guān)附件（編制說(shuō)

明和測(cè)試報(bào)告）的起草工作。將標(biāo)準(zhǔn)文稿及相關(guān)附件提交TC265秘書(shū)處進(jìn)行審

核。

2023年4月14日，收到秘書(shū)處對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文稿及其相關(guān)附件的修改意見(jiàn)。

2023年4月24日，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人將標(biāo)準(zhǔn)文稿及其相關(guān)附件進(jìn)一步修改后，形

成第一版征求意見(jiàn)稿，提交秘書(shū)處進(jìn)行審核。

征求意見(jiàn)階段：

2023年5月12日，向本領(lǐng)域內(nèi)9個(gè)單位的9位專(zhuān)家正式發(fā)出征求意見(jiàn)稿。

2標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容確定依據(jù)

2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)的編制原則是：

1）依據(jù)GB/T1.1-2020規(guī)則起草；

2）標(biāo)準(zhǔn)中的名詞和定義遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T2900.100-2017電工術(shù)語(yǔ)超導(dǎo)電性；

GB/T18502-2018臨界電流測(cè)量