粉末裝管法制備Nb3Al超導(dǎo)材料.pdf

1、隨著國際熱核聚變反應(yīng)堆計(jì)劃(ITER)的提出，在磁體線圈的應(yīng)用材料中，Nb3Al超導(dǎo)材料以其優(yōu)異的超導(dǎo)性能以及抗應(yīng)力應(yīng)變性能作為Nb3Sn超導(dǎo)材料的理想替代品而已經(jīng)引起了廣泛的研究。由于符合化學(xué)計(jì)量比的Nb3Al需要在2000℃左右才能形成，而且進(jìn)行高溫?zé)崽幚砗笮枰匦陆oNb3Al線材包覆Cu穩(wěn)定層，增加了工藝的復(fù)雜程度。并且進(jìn)行高溫連續(xù)熱處理對(duì)線材的均勻性要求極高，這對(duì)前驅(qū)線的制備工藝具有很高要求，因此，制約了Nb3Al超導(dǎo)長線的制備

2、。本文采用高能球磨Nb-Al粉末通過粉末裝管法(in-situ PIT)制備出了Nb3Al前驅(qū)線帶材，研究了熱壓燒結(jié)熱處理工藝對(duì)Nb3Al相的形成及其超導(dǎo)性能的影響。在對(duì)熱處理工藝進(jìn)行優(yōu)化后，在低于1000℃條件下獲得了具備良好超導(dǎo)性能的Nb3Al帶材。
　　采用熱壓燒結(jié)工藝制備了系列Nb3Al塊材，對(duì)其前驅(qū)粉的球磨時(shí)間、燒結(jié)溫度及燒結(jié)壓力進(jìn)行了優(yōu)化研究。前驅(qū)Nb-Al混合粉末的球磨時(shí)間在2-3 h時(shí)可以使粉末顆粒盡量細(xì)化并保證在

3、熱處理過程中能夠形成良好質(zhì)量的Nb3Al相，而當(dāng)熱處理溫度超過1000℃會(huì)導(dǎo)致Nb2Al相大量形成。研究結(jié)果表明，Nb3Al的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度對(duì)燒結(jié)過程中燒結(jié)壓力的變化不敏感，但是采用壓力燒結(jié)卻可以大幅度的改善Nb3Al的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變性能和提高其臨界電流密度。通過熱壓燒結(jié)熱處理工藝制備的Nb3Al塊材的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為15.7 K，臨界電流密度達(dá)到106 A/cm2(8 K,0 T)和104 A/cm2(8 K，7 T)。
　　基于熱壓燒結(jié)

4、制備Nb3Al塊材的研究基礎(chǔ)，以高能球磨Nb-Al粉末為原料采用粉末裝管法(in-situ PIT)制備了Nb3Al線帶材，研究了熱壓燒結(jié)與常壓燒結(jié)對(duì)Nb3Al帶材微觀結(jié)構(gòu)以及超導(dǎo)性能的影響。研究結(jié)果表明，采用熱壓燒結(jié)熱處理工藝制備Nb3Al帶材能夠有效地增強(qiáng)帶材芯部粉末顆粒的連接性從而提高其臨界電流密度。與Nb3Al塊材研究結(jié)果一致，通過壓力燒結(jié)制備的Nb3Al帶材的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變性能得到大幅度改善，并且?guī)Р呐R界電流密度得到提高。熱壓燒結(jié)制