本發(fā)明是一種超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試裝置。

背景技術(shù)：

聚變能作為一種清潔能源，是人類的夢想能源之一，托卡馬克型磁約束核聚變裝置是產(chǎn)生聚變能的可靠裝置，全超導(dǎo)托卡馬克是實現(xiàn)聚變堆連續(xù)運(yùn)行的重要保障。中國在成功建立并運(yùn)行全超導(dǎo)非圓截面托克馬克east的基礎(chǔ)上，積極開展國際熱核聚變實驗堆iter的建設(shè)工作。同時，各個國家也開始了下一代聚變堆的預(yù)研工作。超導(dǎo)電纜是托卡馬克裝置的重要部件，其技術(shù)是聚變工程的關(guān)鍵技術(shù)。超導(dǎo)電纜由超導(dǎo)線絞制而成，因而，超導(dǎo)線的研究是其中十分重要的工作。

目前，nb3sn和nbti兩種低溫超導(dǎo)材料已經(jīng)成熟地應(yīng)用在聚變裝置磁體中。并且也在其他諸如大型加速器磁體以及用于生物材料領(lǐng)域提供背景場中得到廣泛應(yīng)用。而隨著技術(shù)和研究的發(fā)展，對磁場強(qiáng)度的要求也隨之提高，nb3sn和nbti受其上臨界場（hc2）的限制，已經(jīng)逐漸無法滿足需求。于是，具有高臨界場的高溫超導(dǎo)材料逐漸吸引了人們的目光。

高溫超導(dǎo)材料中,bi系高溫超導(dǎo)體具有很高的上臨界磁場和電流密度。其中，bi-2212材料成相機(jī)制和制備工藝簡單，并且是目前唯一可以制備成圓線的高溫超導(dǎo)體。相比于帶材，圓線可以絞制電纜，制備成大型cicc導(dǎo)體，這為今后使用其發(fā)展大型超導(dǎo)磁體、線圈提供了有利條件。

無論低溫超導(dǎo)還是高溫超導(dǎo)，在絞制電纜以及電纜在磁場中運(yùn)行時，超導(dǎo)股線都不可避免地會發(fā)生彎曲應(yīng)變，過大的應(yīng)變量會影響導(dǎo)體的超導(dǎo)性能，并且在未來隨著導(dǎo)線工作場強(qiáng)的增大，這種影響也會越加劇烈。因此，在導(dǎo)體電纜的設(shè)計、生產(chǎn)過程中需要對導(dǎo)體所用股線的彎曲應(yīng)變臨界性能進(jìn)行測試。

為此，我們設(shè)計了一套用于測試超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試裝置?？捎糜趎b3sn、nbti、mgb2以及bi-2212等超導(dǎo)線的彎曲臨界性能測試。

超導(dǎo)線彎曲臨界性能測試實驗中，采用四引線法進(jìn)行測量。

為了消除邊界效應(yīng)，選取了樣品中間40mm的長度進(jìn)行測量。

實驗內(nèi)容主要包括：不同彎曲程度以及不同磁場下4.2k時超導(dǎo)線的臨界電流和n值測試。

測試樣品浸泡在液氦中進(jìn)行通電實驗，測試過程中需要在液氦中給樣品施加彎曲應(yīng)力，需要設(shè)計一套可靠的測試裝置，固定測試超導(dǎo)樣品并施加載荷，并且在一定的背景磁場中給樣品通入直流電流，測試樣品臨界電流和n值。

目前國際上各個低溫實驗室采用的超導(dǎo)線彎曲應(yīng)變臨界性能測試裝置結(jié)構(gòu)不盡相同，為了能夠安全、準(zhǔn)確、可靠、高效的測量超導(dǎo)線的彎曲臨界性能，裝置設(shè)計時必須考慮以下幾點(diǎn)：

1.測試樣品固定牢靠；

2.彎曲應(yīng)變節(jié)距易于更換；

3.彎曲應(yīng)力加載可靠；

4.電流引線優(yōu)化設(shè)計；

5.放入樣品桿時電流引線易于冷卻以節(jié)省液氦；

6.更換樣品時樣品桿易于干燥；

7.可靠的電絕緣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了填補(bǔ)目前國內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)空白，提供一種超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試裝置，包括有樣品桿、上應(yīng)力加載桿、下應(yīng)力加載桿、支撐桿、上電流引線、下電流引線和彎曲測試模塊，所述的樣品桿為套筒結(jié)構(gòu)，上應(yīng)力加載桿和下應(yīng)力加載桿通過加載桿導(dǎo)向連接塊連接，上應(yīng)力加載桿和下應(yīng)力加載桿位于樣品桿的內(nèi)部，上應(yīng)力加載桿的上端伸出樣品桿的上端，且在樣品桿的上端設(shè)有動密封裝置，所述的下應(yīng)力加載桿的下端伸出樣品桿的下端，下應(yīng)力加載桿的下端與所述的彎曲測試模塊連接，彎曲測試模塊與樣品桿的下端固定連接，所述的上電流引線和下電流引線連接，上電流引線和下電流引線從樣品桿內(nèi)穿過，上電流引線的上端伸出樣品桿的上端，下電流引線的下端與彎曲測試模塊連接，所述的支撐桿位于樣品桿內(nèi)部，支撐桿的下端伸出樣品桿的下端與彎曲測試模塊固定連接。

所述的彎曲測試模塊包括有彎曲模塊連接法蘭、上壓塊、下壓塊、位移引伸計、下基板和下連接法蘭，所述的彎曲模塊連接法蘭與樣品桿的下端固定連接，下應(yīng)力加載桿的下端穿過彎曲模塊連接法蘭的中心，且所述的上壓塊固定在下應(yīng)力加載桿的下端，所述的支撐桿的下端穿過彎曲模塊連接法蘭并與下基板和下連接法蘭固定連接，下基板緊貼在下連接法蘭的上面，所述的下壓塊和位移引伸計均安裝在下基板上，當(dāng)上應(yīng)力加載桿和下應(yīng)力加載桿給上壓塊壓力時，上壓塊壓在下壓塊上，所述的下電流引線固定在下基板和彎曲模塊連接法蘭上。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明在超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試中發(fā)揮很大作用，彎曲模塊分塊設(shè)計，上下壓塊均為可拆卸設(shè)計，便于更換彎曲節(jié)距，加載桿分段設(shè)計并添加導(dǎo)向塊有利于提高加載桿剛度，以及更好地保證樣品桿與上下壓塊的垂直度，樣品桿套筒結(jié)構(gòu)易于干燥，使得更換樣品的時間大大縮短，不會發(fā)生樣品桿表面凝結(jié)水放入液氦杜瓦后結(jié)冰的現(xiàn)象，樣品骨架與基板連接接觸可靠，低溫下不會松動，同時拆卸樣品骨架操作簡單、可靠，不會損傷測試樣品，適用于超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試實驗，其樣品彎曲應(yīng)力加載結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，在低溫下可靠接觸，并可以通入大電流，更換樣品時操作簡易，不會損傷超導(dǎo)線。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明局部放大結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，一種超導(dǎo)股線彎曲應(yīng)變臨界性能測試裝置，包括有樣品桿4、上應(yīng)力加載桿1、下應(yīng)力加載桿9、支撐桿5、上電流引線3、下電流引線7和彎曲測試模塊8，所述的樣品桿4為套筒結(jié)構(gòu)，上應(yīng)力加載桿1和下應(yīng)力加載桿9通過加載桿導(dǎo)向連接塊6連接，上應(yīng)力加載桿1和下應(yīng)力加載桿9位于樣品桿5的內(nèi)部，上應(yīng)力加載桿1的上端伸出樣品桿4的上端，且在樣品桿4的上端設(shè)有動密封裝置2，所述的下應(yīng)力加載桿9的下端伸出樣品桿4的下端，下應(yīng)力加載桿9的下端與所述的彎曲測試模塊8連接，彎曲測試模塊8與樣品桿4的下端固定連接，所述的上電流引線3和下電流引線7連接，上電流引線3和下電流引線7從樣品桿4內(nèi)穿過，上電流引線3的上端伸出樣品桿4的上端，下電流引線7的下端與彎曲測試模塊8連接，所述的支撐桿5位于樣品桿4內(nèi)部，支撐桿5的下端伸出樣品桿4的下端與彎曲測試模塊8固定連接。

所述的彎曲測試模塊8包括有彎曲模塊連接法蘭10、上壓塊11、下壓塊12、位移引伸計13、下基板14和下連接法蘭15，所述的彎曲模塊連接法蘭10與樣品桿4的下端固定連接，下應(yīng)力加載桿9的下端穿過彎曲模塊連接法蘭10的中心，且所述的上壓塊11固定在下應(yīng)力加載桿9的下端，所述的支撐桿5的下端穿過彎曲模塊連接法蘭10并與下基板14和下連接法蘭15固定連接，下基板14緊貼在下連接法蘭15的上面，所述的下壓塊12和位移引伸計13均安裝在下基板14上，當(dāng)上應(yīng)力加載桿1和下應(yīng)力加載桿9給上壓塊11壓力時，上壓塊11壓在下壓塊12上，所述的下電流引線7固定在下基板和連接法蘭10上。

上應(yīng)力加載桿1，上端連接精密電機(jī)，用于實驗過程中給樣品加載；動密封裝置2，防止氣化的氦氣沿著加載桿泄漏；上電流引線3，材料為無氧銅，用于連接外電源為實驗樣品提供電源，電流引線橫截面經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，通流能力達(dá)到1000a；樣品桿4和支撐桿5，起結(jié)構(gòu)支撐作用；加載桿導(dǎo)向連接塊6，用于保證加載桿的同軸度，并用于連接下加載桿9;下端電流引線7，材料為無氧銅；彎曲測試模塊8，用于放置樣品進(jìn)行實驗，其結(jié)構(gòu)局部放大圖如下圖2，下加載桿9，與上加載桿1連接用于給樣品加載；彎曲模塊連接法蘭10，用于將彎曲模塊與上端樣品桿連接；上、下壓塊11、12，用于給樣品施加彎曲應(yīng)力；位移引伸計13，用于測量樣品受載下的位移；下基板14用于支撐下壓塊12和樣品；下連接法蘭15，用于支撐整個彎曲模塊。