超導材料，是指具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等於零以及排斥磁力線的性質的材料。
基本介紹
- 中文名：合金超導材料
- 外文名：(superconducting material of the alloy
- 概述：熔合兩種或兩種以上的金屬元素
- 簡介：形成具有超導電性的超導材料
概述,成分,發展及特性,套用,
概述
合金超導材料(superconducting material of the alloy)是指熔合兩種或兩種以上的金屬元素並形成具有超導電性的超導材料。有27種金屬元素是超導的，它們的Hc和Jc比較低。1930年發現的鉛-鉍(Pb—Bi)共晶合金的Hc2還不到2T。後來又發現數以千計的合金都是具有超導電性的物質，但是，具有實用價值的只有少數幾種。
成分
具有實用價值的合金超導材料幾乎都是鈮基合金，主要有鈮一鋯(Nb—zr)、鈮一鈦(Nb—Ti)和鈮一鋯一鈦(Nb—Z—Ti)，其成分範圍(%)分別為Nb—(25～35)Zr、Nb—(45～55)Ti和Nb—42Zr—10Ti，Tc分別為11～11.5K、9～9.5K和10.3K，在4.2K溫度下的Hc2分別為8～9.5T、11.5～12.5T和10.5T，在4.2K5T下的Jc分別為1000A/mm2、3800A/mm2和2800A/mm2，其中Nb—Ti在8T的高磁場下仍然具有1600A/mm2的Jc值。
發展及特性
1961年以前，用鈮絲、鉬一釷(Mo—Th)線和鈮一鈦絲製作的超導磁體的場強都沒有超過1.5T。1957年孔茨勒發現鈮鋯合金具有超導電性，直到1962年哈克等人才用鈮鋯線製成了幾個超導磁體。60年代中期，鈮鈦單芯線的製作工藝成熟，並且開始發展多芯線。以Nb—Ti和Nb—Zr為基礎的多元合金也取得了某些進展。Nb—Ti—Ta、Nb—Ti—Ta—Zr和Nb—Ti—Ta—Hf的Hc2均高於最好的Nb—Ti二元合金，但是在4.2K溫度下提高得不多，僅0.3T，只有在更低的溫度下Hc2才顯著提高，如Nb—43Ti—25Ta在2K時的Hc2為15.5T，比最好的Nb—Ti合金高1.3T，這種超導材料將用於製造12T核聚變的試驗模型。Nb—42Zr—6Ti的Jc不算低，但是不能製成多芯線。Nb—40Zr—10Ta在4.2K和5T下的Jc為2000A/mm2。
套用
目前，套用最廣泛的超導材料是鈮一鈦，占用量在95%以上，主要用來製作9T以下的超導磁體，已經成功地用於MRI裝置、NMR譜儀、MHD發電、SSC加速器及實驗室磁體。
強磁場超導材料都是第Ⅱ類超導體，在Hc1和Hc2間包含有磁通線，當電流通過導體時洛侖茨力會導致磁通線運動而出現電阻。為了提高載流能力，通常用增加位錯密度、晶界及第二相粒子來釘扎磁通線。機械擾動產生的摩擦熱，磁場或電流的突然變化，都會造成磁通跳躍並引起局部發熱，這便是超導材料的不穩定性。為了防止因磁通跳躍而導致失超，對導體要採取穩定化措施，用冷凍穩定、絕熱穩定及動態穩定的一種或幾種。通常是將超導體埋入剩餘電阻比高的(200～300)無氧銅中製成複合導體，銅可以將磁通跳躍產生的熱量迅速地傳到液氦中去，使導體回復到零電阻狀態。為了防止芯絲之間的鄰近耦合效應，用銅一鎳合金或銅一錳合金取代部分高純銅，銅一鎳具有電阻散射的效果，錳具有自旋倒轉散射的效果。
