《新型鐵基超導線帶材的熱壓製備、性能與機理研究》是依託中國科學院電工研究所，由王棟樑擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型鐵基超導線帶材的熱壓製備、性能與機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王棟樑
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新型鐵基超導體的發現，無論對高溫超導的套用還是對高溫超導機制的理解方面均有重大的意義，從而引起了全世界科學家的廣泛關注。目前由於粉末套管法製備的鐵基超導線帶材存在雜相、裂紋、孔洞多、密度低、織構度較差等問題，使樣品晶粒連線性較差進而導致其臨界電流密度比較低，成為限制鐵基超導體套用的主要因素。本項目擬採用熱壓法在新型鐵基超導線帶材的熱處理過程中施壓，以減少超導芯中的缺陷，提高其密度和晶粒連線性，力求獲得高性能的樣品。針對不同類型鐵基超導體來系統最佳化熱壓工藝參數，系統研究未熱壓和熱壓樣品的微觀結構與超導性能之間的關係，闡明熱壓提高樣品超導性能的物理機制，為高性能鐵基超導線帶材的套用奠定基礎。
結題摘要
新型鐵基超導體的發現，無論對高溫超導的套用還是對高溫超導機制的理解方面均有重大的意義，從而引起了全世界科學家的廣泛關注。由於粉末套管法製備的鐵基超導線帶材存在雜相、裂紋、孔洞多、密度低、織構度較差等問題，使樣品晶粒連線性較差進而導致其臨界電流密度比較低，成為限制鐵基超導體套用的主要因素。 本項目採用熱壓法在新型鐵基超導線帶材的熱處理過程中施壓，研究發現熱壓後超導芯的緻密度得到大幅度提高，超導晶粒發生扭曲，有害缺陷如孔洞和裂紋等基本消失，因此帶材能夠承載很高的臨界電流。通過改進壓力工藝，我們在提高帶材織構度和緻密度的同時進一步消除超導芯表面的結構缺陷。隨後系統研究了熱壓溫度與帶材織構度、晶粒連線性、緻密度以及微觀形貌的關係。熱壓後，Sr1-xKxFe2As2超導帶材的傳輸Jc在10 T和14 T下分別高達1.2 ×10^5 A/cm2和10^5 A/cm2，達到實用化水平，這是目前國際上鐵基超導線帶材報導的最高值。而且帶材的傳輸Jc對磁場依賴性非常小，表明鐵基超導材料在高場領域具有良好的套用前景。 我們採用低溫短時熱壓法來製備Cu包套Sr1-xKxFe2As2帶材。熱壓後，超導材料的成相質量高，超導轉變沒有受到明顯抑制。而且這種快速合成法不會產生非超導反應層，成分分析表明只有少量的Cu元素進入超導芯，這對Cu包套線帶材的電熱穩定性非常有利。目前Cu包套Sr1-xKxFe2As2帶材的傳輸Jc可達3.1×10^4 A/cm2 (4.2 K和10 T)，工程Je也高達 1.0×10^4 A/cm2 (4.2 K和10 T)。這是目前Cu包套高溫線帶材中報導的最高值，也為將來Cu包套導線的實用化打下良好基礎。 本項目初步闡明了熱壓提高樣品超導性能的物理機制，通過電子背散射衍射花樣（EBSD）和高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）研究了高性能Sr1-xKxFe2As2超導帶材的晶粒特性和晶界結構，從相純度、晶粒取向、晶界角、微觀缺陷以及元素分布等多方面分析了高載流能力的原因,為高性能鐵基超導線帶材的套用奠定基礎。
