超导电力技术基础 王银顺 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王银顺 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030315632

商品编码：29799118120

包装：平装

出版时间：2011-06-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	超导电力技术基础
作者	王银顺
定价	68.00元
ISBN号	9787030315632
出版社	科学出版社
出版日期	2011-06-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装	开本：16开	重量：0.522
版次：1	字数：	页码：

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目录

内容提要

本书介绍了超导电力技术中的基础理论和实验技术。全书共10章，主要内容包括超导电性基础，实用超导材料的各向异性、均匀性、机械特性、稳定性、交流损耗，高温超导带材的临界电流和n值的非接触测量原理和技术，实用超导材料的制备工艺，低温绝缘材料及其特性，低温容器设计及低温制冷，超导电力装置的电流引线、超导开关和超导磁通泵的原理及设计方法等。 　　本书可作为高等院校超导电力工程、机械设计工程、超导磁体技术、实用超导材料等相关专业的高年级本科生、研究生及教师的参考用书，也可作为从事超导电力应用研究的专业技术人员的参考书。

编辑推荐

本书介绍了超导电力技术中的基础理论和实验技术。本书可作为高等院校超导电力工程、机械设计工程、超导磁体技术、实用超导材料等相关专业的高年级本科生、研究生及教师的参考用书，也可作为从事超导电力应用研究的专业技术人员的参考书。

作者介绍

序言

磁性材料的制备、表征及其在电能领域的应用 本书旨在深入探讨磁性材料的制备工艺、表征手段以及它们在现代电能技术中的关键作用。我们将从磁性材料的微观结构入手，阐述不同制备方法对材料性能的影响，并结合先进的表征技术，揭示材料内部的磁畴结构、晶格畸变、缺陷分布等微观特征如何决定宏观磁学性能。在此基础上，我们将重点分析这些磁性材料如何在电力传输、能量存储、电机设计等领域发挥至关重要的作用，推动电能技术的创新与发展。 第一章 磁性材料概述 1.1 磁性材料的基本概念 1.1.1 磁现象的起源： 介绍宏观磁现象的微观根源，即电子的轨道运动和自旋磁矩。详细阐述磁矩的概念，以及在不同材料中，原子磁矩的排列方式如何形成宏观磁性。 1.1.2 磁性材料的分类： 详细介绍按磁性的不同，将材料分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性材料。 抗磁性材料： 解释其磁矩在外磁场中被诱导产生，且与外磁场方向相反的特性。列举常见的抗磁性材料（如金、银、铜、石墨等）及其在特定应用中的考虑。 顺磁性材料： 阐述其原子磁矩在外磁场中在外磁场方向排列，但一旦撤去外磁场，磁性即消失的特性。介绍顺磁性材料在温度升高时的行为（居里定律）。列举常见的顺磁性材料（如铝、铂、氧气等）。 铁磁性材料： 深入剖析铁磁性材料之所以具有宏观磁性的根本原因——交换耦合作用，使得原子磁矩在外磁场消失后仍能自发地平行排列，形成永磁体。详细解释饱和磁化强度、矫顽力、剩磁等关键参数。 亚铁磁性材料： 讲解其同时具有铁磁性材料和反铁磁性材料的特点，即在两个反向排列的子晶格上，磁矩大小不相等，导致净磁矩的存在。强调其磁导率高、电阻率大的特点，使其在高频应用中具有优势。 反铁磁性材料： 阐述其相邻原子磁矩大小相等但方向相反，导致净磁矩为零的特性。解释其在特定条件下（如温度升高）的磁转变行为。 1.1.3 磁学基本参数的定义： 详细定义和解释磁导率（相对磁导率、绝对磁导率、初磁导率、最大磁导率）、磁化强度、磁场强度、磁通密度、矫顽力（直流矫顽力、交流矫顽力）、剩磁（Br）、饱和磁感应强度（Bs）、磁滞回线、磁致伸缩、磁致电阻等关键磁学参数，并说明它们对材料性能和应用选择的重要性。 1.2 磁性材料在电能技术中的地位与作用 1.2.1 能量转换与传输： 阐述磁性材料作为电能转换（如电机、发电机）和能量存储（如变压器、电感器）的核心部件，在提高效率、减小体积、降低损耗方面发挥的关键作用。 1.2.2 信号处理与控制： 介绍磁性材料在传感器、电磁屏蔽、信息存储等领域的应用，它们如何实现对电磁信号的感知、处理和保护。 1.2.3 新兴电能技术： 探讨磁性材料在新能源（如风力发电、太阳能发电）、智能电网、电动汽车等领域中扮演的角色，以及其发展趋势。 第二章 磁性材料的制备工艺 2.1 粉末冶金法 2.1.1 原料选择与粉体制备： 介绍不同类型磁性材料（如铁氧体、稀土永磁合金）所需的原材料，以及球磨、喷雾干燥、气流磨等粉体制备技术，重点关注粉末粒径、形貌和分布对后续性能的影响。 2.1.2 混合与造粒： 阐述通过干法、湿法混合等方式，将不同组分的粉末均匀混合，并结合粘结剂、润滑剂等进行造粒，以改善压制性能。 2.1.3 压制成型： 详细介绍单向压制、等静压等成型技术，分析压制压力、模具设计对坯体密度、均匀性的影响。 2.1.4 烧结工艺： 深入探讨烧结温度、时间、气氛等参数对材料致密化、晶粒生长、相转变的关键作用。区分不同磁性材料（如烧结铁氧体、烧结钕铁硼）的烧结特点和常见缺陷（如气孔、晶界相）。 2.1.5 后处理： 介绍退火、表面处理、磁体充磁等后处理工序，以及它们对材料磁性能和使用性能的提升。 2.2 熔炼与铸造法 2.2.1 真空感应熔炼（VIM）： 介绍在真空环境下通过感应线圈加热，实现合金熔炼，控制杂质含量，获得高纯度合金的工艺。 2.2.2 真空电弧熔炼（VAR）： 阐述利用电弧放电在真空环境中熔炼金属，常用于制备高熔点合金。 2.2.3 铸锭与热加工： 介绍熔炼后形成的铸锭，以及通过轧制、锻造等热加工手段，改善材料的显微组织和力学性能。 2.2.4 快速凝固技术： 2.2.4.1 熔体纺丝法（Melt Spinning）： 详细阐述熔体快速冷却成带状或丝状材料的原理，以及其在制备非晶、微晶磁性合金中的应用，重点分析冷却速率对组织结构的影响。 2.2.4.2 机械合金化（Mechanical Alloying）： 介绍通过高能球磨，实现不同元素的机械混合与合金化，尤其适用于制备难熔金属或非平衡相材料。 2.3 物理气相沉积（PVD）与化学气相沉积（CVD） 2.3.1 溅射（Sputtering）： 解释通过离子轰击靶材，将材料原子溅射到基底上形成薄膜的原理，介绍直流溅射、射频溅射、磁控溅射等技术，及其在制备磁性薄膜（如硬盘记录介质）中的应用。 2.3.2 蒸发（Evaporation）： 介绍通过加热使材料蒸发，然后在基底上凝结形成薄膜的工艺，区分热蒸发和电子束蒸发。 2.3.3 化学气相沉积（CVD）： 阐述通过气相反应物在基底表面发生化学反应，生成所需薄膜材料的原理，介绍等离子体增强CVD（PECVD）等变种技术。 2.3.4 应用领域： 重点阐述PVD和CVD技术在制备高精度磁头、磁存储介质、磁性传感器等微纳器件中的独特优势。 2.4 纳米材料制备技术 2.4.1 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）： 介绍通过水解和缩聚反应，在溶液中形成纳米粒子或多孔结构的制备方法，强调其在制备高纯度、纳米晶铁氧体等材料中的应用。 2.4.2 微乳液法（Microemulsion）： 阐述利用油-水界面形成纳米反应空间，精确控制纳米粒子尺寸和形貌的合成策略。 2.4.3 热解法（Pyrolysis）： 介绍在高温下分解前驱体，获得纳米粉末的工艺，常用于制备某些氧化物纳米材料。 2.4.4 表面功能化与组装： 探讨如何通过表面改性，赋予纳米磁性材料特定的功能，以及如何通过自组装等技术，构建有序的纳米结构。 第三章 磁性材料的表征技术 3.1 宏观磁性能测试 3.1.1 磁滞回线测量： 详细介绍使用振动样品磁力计（VSM）、环形磁强计（Fluxmeter）、SQUID磁力计等仪器，测量材料的磁滞回线，并从中提取Br、Hc、Bs等关键参数。 3.1.2 磁导率测量： 介绍使用交流阻抗谱仪、磁导计等设备，测量材料在不同频率下的磁导率，以及其随温度、磁场的变化。 3.1.3 永磁体性能测试： 重点讲解对永磁材料进行退磁曲线测试，评估其矫顽力、剩磁、最大磁能积等性能。 3.1.4 磁致伸缩测量： 介绍使用电阻应变片或光学干涉仪等方法，测量材料在磁场作用下产生的形变，分析其磁致伸缩系数。 3.2 微观结构分析 3.2.1 X射线衍射（XRD）： 解释XRD如何通过衍射峰分析材料的晶体结构、晶格常数、晶粒尺寸、相组成以及是否存在织构。 3.2.2 扫描电子显微镜（SEM）与能量色散X射线光谱（EDS）： 介绍SEM如何观察材料的表面形貌、微观结构、晶粒大小和分布，以及EDS如何进行元素的定性与定量分析，提供元素组成信息。 3.2.3 透射电子显微镜（TEM）与电子能量损失谱（EELS）： 深入讲解TEM如何观察材料的内部结构、晶界、位错等缺陷，以及EELS如何获取材料的化学态、价态和电子结构信息。 3.2.4 原子探针断层扫描（APT）： 介绍APT在三维空间内对原子进行定位和识别的能力，揭示纳米尺度下的化学成分分布和界面结构。 3.3 磁畴结构观测 3.3.1 磁粉法： 解释利用细小磁粉在磁场作用下吸附在磁性材料表面，从而显现磁畴边界的简便方法。 3.3.2 磁光效应（Kerr效应）： 详细介绍通过测量光束在磁性材料表面反射后的偏振状态变化，来分析材料的表面磁畴结构和磁化过程。 3.3.3 磁畴成像技术： 介绍基于电子束或扫描探针的技术，如Lorentz成像（TEM）、磁畴扫描显微镜（MFM）等，对磁畴结构进行高分辨率成像。 3.4 其他表征技术 3.4.1 穆斯堡尔谱（Mössbauer Spectroscopy）： 介绍穆斯堡尔谱如何提供原子核环境信息，用于研究材料的价态、配位、磁有序度等。 3.4.2 振动光谱（FTIR, Raman）： 介绍这些技术如何分析材料的化学键合、分子振动模式，从而推断材料的成分和结构。 3.4.3 热分析技术（DSC, TGA）： 介绍差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）如何研究材料在加热或冷却过程中的相变、分解行为，以及其对磁性能的影响。 第四章 磁性材料在电能领域的关键应用 4.1 电机与发电机 4.1.1 铁芯材料： 4.1.1.1 软磁材料： 重点介绍硅钢（取向硅钢、无取向硅钢）的特性，如低矫顽力、高磁导率、低损耗，以及其在变压器、电机铁芯中的应用。分析晶粒取向、退火工艺对硅钢性能的影响。 4.1.1.2 铁氧体材料： 介绍永磁铁氧体（如锶铁氧体、钡铁氧体）作为低成本永磁体，在交流电机、直流电机中的应用，分析其各向异性与烧结工艺的关系。 4.1.1.3 稀土永磁材料： 深入讲解钕铁硼（NdFeB）、钐钴（SmCo）永磁体的高矫顽力、高剩磁和高能量积，以及其在高效电机（如新能源汽车电机、风力发电机）中的革命性作用。探讨稀土永磁体的梯度磁化、矫顽力机制及其温度稳定性问题。 4.1.1.4 非晶与纳米晶软磁合金： 介绍Fe基、Co基非晶及纳米晶合金的超高磁导率和低损耗特性，在高效变压器、高频电机中的应用前景。 4.1.2 磁体材料： 探讨永磁体在直流无刷电机、永磁同步电机等高效电机中的集成设计与优化。 4.2 变压器与电感器 4.2.1 变压器铁芯： 重点分析不同磁性材料（硅钢、铁氧体、非晶合金、纳米晶合金）在变压器中的性能要求，如低损耗、高磁导率、抗磁饱和能力。讨论变压器效率与材料选择的关系。 4.2.2 电感器磁芯： 介绍铁氧体、坡莫合金、非晶合金、锰锌铁氧体等材料在功率电感器、射频电感器中的应用，分析其在高频下的性能表现，如高频损耗、磁饱和等。 4.2.3 磁性元件的优化设计： 结合磁芯材料的特性，探讨电感器和变压器绕组设计、气隙控制、热管理等方面的优化策略，以实现更高的性能和可靠性。 4.3 储能技术 4.3.1 超导磁储能系统（SMES）： 介绍超导材料（如NbTi、Nb3Sn、高温超导体）在零电阻条件下存储和释放电磁能量的能力，分析其在电网稳定、削峰填谷等方面的应用潜力。 4.3.2 磁悬浮储能： 探讨利用高性能永磁体产生的强大磁场进行动量储存的原理，以及其在未来储能技术中的可能性。 4.4 电力电子器件 4.4.1 磁性元件在电力电子电路中的应用： 详细分析功率电感器、变压器、磁耦合器等在开关电源、逆变器、变频器等电力电子变换器中的核心作用，以及材料选择对器件性能的影响。 4.4.2 磁性开关： 探讨某些磁性材料（如磁致伸缩材料）在构建新型磁性开关器件中的应用，实现无触点、高可靠性的开关功能。 4.5 传感器与执行器 4.5.1 磁性传感器： 介绍霍尔传感器、磁阻传感器（AMR、GMR、TMR）、磁致伸缩传感器等，阐述它们如何利用磁性材料对外加磁场或应力作出响应，实现位置、速度、电流、压力等物理量的检测。 4.5.2 磁性执行器： 探讨基于磁致伸缩材料或永磁体的电磁执行器，在微型泵、阀门、定位系统等领域的应用。 第五章 磁性材料的发展趋势与挑战 5.1 高性能化与功能集成 5.1.1 追求更高磁性能： 持续开发具有更高剩磁、更强矫顽力、更低损耗、更宽温度范围的磁性材料，以满足日益严苛的电能技术需求。 5.1.2 多功能集成： 探索将磁性材料与电子、光学、热学等功能集成，开发集感知、驱动、存储于一体的智能磁性器件。 5.1.3 磁性材料的微纳化与结构设计： 深入研究纳米结构、磁畴壁工程、界面效应等，以实现对磁性能的精准调控。 5.2 新材料探索与绿色制备 5.2.1 稀土替代与低稀土材料： 关注减少对昂贵稀土元素依赖的新型永磁材料的研发，如铁氮化物、锰基磁性合金等。 5.2.2 绿色制备工艺： 研发低能耗、低排放、环境友好的磁性材料制备技术，如水相合成、无溶剂工艺等。 5.2.3 新型磁性相的发现： 持续探索具有新颖磁学性质的化合物和复合材料。 5.3 理论计算与仿真模拟 5.3.1 第一性原理计算： 利用密度泛函理论（DFT）等方法，预测材料的电子结构、磁性能，指导新材料的开发。 5.3.2 微磁学模拟： 模拟材料内部的磁畴动力学行为，优化器件设计，理解复杂磁现象。 5.3.3 多尺度仿真： 结合宏观、介观、微观尺度的模拟，全面分析材料在实际应用中的性能。 5.4 面临的挑战 5.4.1 成本与规模化生产： 如何降低高性能磁性材料的生产成本，实现大规模工业化应用。 5.4.2 温度稳定性： 提高永磁体在高温环境下的性能稳定性，减少退磁效应。 5.4.3 磁损耗控制： 在高频应用中，如何进一步降低磁芯材料的损耗，提高能效。 5.4.4 循环性能与可靠性： 确保磁性材料在长期运行过程中的性能稳定性和可靠性。 本书致力于为读者提供一个全面、深入的磁性材料知识体系，从其基本原理到先进制备、精确表征，再到在电能技术中的具体应用，力求展现磁性材料在推动能源革命、提升技术水平方面的巨大潜力和价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性评估是超乎我预期的。我本来以为这会是一本偏向理论基础的纯学术专著，但实际上，它在“技术”二字上的着墨非常重。举个例子，在介绍超导磁体结构设计时，作者详细对比了不同冷却剂选择（液氦与液氮）对系统成本、可靠性和运行周期的影响，这可不是教科书里会轻易涉及的细节。更难得的是，书中涉及了实际工程中遇到的“临界电流退化”问题，并给出了几种主流的预防和恢复策略的分析。这种从实验室原理到实际电网接入的桥梁搭建工作，使得这本书的参考价值大大提升。我甚至发现了一些关于新型高温超导材料在柔性电缆中的应用前景的讨论，虽然只是初步探讨，但也为我们指明了未来研究的方向。总而言之，它更像是一本“如何用超导技术解决现实电力问题的操作手册的理论基石”，而不是一本仅停留在概念介绍上的书籍。

评分☆☆☆☆☆

我对内容的第一印象是其严谨的逻辑脉络，作者似乎非常擅长将复杂的物理现象分解成一系列可理解的步骤。开篇对背景理论的回溯部分，处理得非常克制，没有冗长地堆砌历史，而是直奔核心——超导体的基本性质及其在电能传输中的独特优势。阅读过程中，我发现作者在阐述诸如临界温度、载流能力这些概念时，总能找到一个绝佳的切入点，让原本抽象的量子效应变得可触摸。特别是对“约瑟夫森结”的讲解段落，通过类比和精妙的数学推导，我感觉自己像是真正穿梭到了微观世界，理解了其隧穿机制。这种行文风格，不像有些教科书那样板着脸孔灌输知识，而是更像一位经验丰富的工程师在手把手地指导你构建知识体系。深入下去后，那些关于磁屏蔽和损耗分析的部分，数据图表丰富且标注清晰，使得我们能够快速地定位到关键的性能指标和设计限制，这对工程应用层面的读者来说是无价的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计挺有意思的，封面那种深邃的蓝色调，配上一些简洁的线条和抽象的电路图纹理，一下子就给人一种专业又前沿的感觉。我拿到手的时候，首先注意到的是纸张的质感，摸起来挺厚实，油墨印刷的清晰度也很高，尤其是一些复杂的公式和图表，看得出在细节处理上很用心。装订得也很牢固，书脊部分处理得当，即使经常翻阅也不会轻易散页。这种对物理形态的重视，其实在技术类书籍中挺重要的，毕竟我们要长时间和它打交道。虽然内容是核心，但良好的阅读体验能让人更愿意沉下心去钻研那些深奥的知识点。我个人比较喜欢那种阅读起来顺畅无阻碍的感觉，这本书在这方面做得不错，拿在手上沉甸甸的，让人感觉内容也分量十足。如果说有什么可以更进一步的地方，可能是在一些关键概念的配图上，如果能加入更多三维或动态模拟的视觉辅助，对于理解抽象的电磁场理论可能会更有帮助，但就目前的视觉呈现而言，已经算是同类书籍中的佼佼者了。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格来看，作者的文字功底非常扎实，遣词造句既保持了科学的精确性，又避免了过度晦涩的术语堆砌。尤其是在描述那些涉及复杂电磁场和热力学耦合的章节时，作者总能巧妙地使用一些富有画面感的描述来帮助读者构建思维模型。例如，描述磁通钉扎效应时，他用“像森林中的树木固定住了流动的河流”来比喻，一下子就抓住了核心的物理图像。这种兼具美感和准确性的叙事方式，极大地减轻了阅读这些高难度材料时产生的心理负担。此外，书中大量的脚注和参考文献指向清晰明确，让我可以方便地追溯到更前沿的原始研究，体现了作者严谨的学术态度和广博的知识面。这使得这本书不仅可以作为主要教材，更可以作为深入研究的索引工具，这一点对于研究生或一线研发人员来说是极其宝贵的资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是其章节间的过渡和知识的递进感，它并非是零散知识点的简单罗列。从第一章对超导物理现象的宏观描述，到中间深入到微观的朗道-能级理论，再到最后落脚到实际的变压器和输电线路设计，整个结构如同一个精心雕琢的螺旋，层层深入，步步紧逼。每当你觉得某个概念有些模糊时，紧接着的下一章或下一节总会以一种意想不到但又无比自然的方式，用更具体的应用场景或更深入的数学模型来巩固你的理解。这种“先给轮廓，再填细节，最后应用验证”的教学组织方式，极大地优化了学习曲线。对于我这种需要跨学科学习的读者来说，这种结构设计简直是福音，它提供了一个完整的知识地图，让我清楚地知道自己目前处于哪个阶段，以及下一步应该向何处去探索，避免了在知识的海洋中迷失方向的焦虑感。