粉末裝管法制備Nb3Al超導材料.pdf

1、隨著國際熱核聚變反應堆計劃(ITER)的提出，在磁體線圈的應用材料中，Nb3Al超導材料以其優(yōu)異的超導性能以及抗應力應變性能作為Nb3Sn超導材料的理想替代品而已經(jīng)引起了廣泛的研究。由于符合化學計量比的Nb3Al需要在2000℃左右才能形成，而且進行高溫熱處理后需要重新給Nb3Al線材包覆Cu穩(wěn)定層，增加了工藝的復雜程度。并且進行高溫連續(xù)熱處理對線材的均勻性要求極高，這對前驅線的制備工藝具有很高要求，因此，制約了Nb3Al超導長線的制備

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前驅線帶材，研究了熱壓燒結熱處理工藝對Nb3Al相的形成及其超導性能的影響。在對熱處理工藝進行優(yōu)化后，在低于1000℃條件下獲得了具備良好超導性能的Nb3Al帶材。
　　采用熱壓燒結工藝制備了系列Nb3Al塊材，對其前驅粉的球磨時間、燒結溫度及燒結壓力進行了優(yōu)化研究。前驅Nb-Al混合粉末的球磨時間在2-3 h時可以使粉末顆粒盡量細化并保證在

3、熱處理過程中能夠形成良好質量的Nb3Al相，而當熱處理溫度超過1000℃會導致Nb2Al相大量形成。研究結果表明，Nb3Al的超導轉變溫度對燒結過程中燒結壓力的變化不敏感，但是采用壓力燒結卻可以大幅度的改善Nb3Al的超導轉變性能和提高其臨界電流密度。通過熱壓燒結熱處理工藝制備的Nb3Al塊材的超導轉變溫度為15.7 K，臨界電流密度達到106 A/cm2(8 K,0 T)和104 A/cm2(8 K，7 T)。
　　基于熱壓燒結

4、制備Nb3Al塊材的研究基礎，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，研究了熱壓燒結與常壓燒結對Nb3Al帶材微觀結構以及超導性能的影響。研究結果表明，采用熱壓燒結熱處理工藝制備Nb3Al帶材能夠有效地增強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塊材研究結果一致，通過壓力燒結制備的Nb3Al帶材的超導轉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。熱壓燒結制