鈮鈦合金超導體是超導工業的“先導材料”。它和Nb3Sn超導體一起是實際超導磁體套用的首選材料、它具有高的上臨界磁場（在4.2K下約11T，在2K下約14T）可與銅很好地共同拉制，具有良好的加工塑性、很高的強度以及良好的超導性能。
基本介紹
- 中文名：鈮鈦合金超導體
- 外文名：Niobium titanium alloy superconductor
- 學科：電力工程
- 領域：工程技術
- 範圍：能源
- 釋義：超導工業的“先導材料”
簡介,實用化NbTi合金超導體的製造,NbTi合金複合超導體研製的工藝,鋁基體較銅基體的特點,
簡介
鈮鈦合金超導體的原材料及製造成本遠低於其他超導材料:這種超導材料在絞制、繞制和其他套用方面的組裝工序之前就可以進行提高超導體性能的熱處理工序:它的屈伏強度與鋼材接近等優點、這些優異的性能將保持NbTi超導合金在今後一段相當長的時間內繼續廣泛套用。
實用化NbTi合金超導體的製造
①合金熔煉。最佳的合金配比含T在46%～50%(質量百分數)。
②NbTi合金棒加工，高均勻的Nbi棒除成分均勻外，還有力學性能的均勻性。
③包覆穩定化材料，使成百上千根NbTi細絲埋覆在起穩定化作用的高導電無氧銅或高純鋁中，以防止熱失超或提供電流旁路。經常用剩餘電阻比(RRR)來說明穩定化材料質量的高低，RRR是指室溫293K時的電阻率除以低溫(4.2K)下電阻率的比值，通常超導磁體要求穩定材料的RRR比應在30及以上。
④包套阻擋材料。Nb是廣泛使用的一種阻隔層材料，其目的以避免NbTi合金與Cu基體之間形成TiCu4等金屬間化合物，防止拉線斷芯而明顯降低臨界電流密度(Jc)。
⑤多芯複合體的組合設計，組合設計在熱擠壓前進行，設計依據是成品超導線的參數要求，如線徑、芯徑、銅比等來推算包套阻隔層、NBi棒的尺寸和擠壓次數。多芯複合線中NbTi芯絲間都是緊密地排列的，從芯部到外部都是按六邊形的層狀排列，各層的根數依次構成等差級數的關係，如6、12、18、24、30、36、…。
⑥擠壓與拉伸，採用擠壓使NT棒、Nb阻隔層和Cu層基體之間形成結合強度很高的治金結合。
NbTi合金複合超導體研製的工藝
超導材料必須包復起來，或者埋置在普通的良導體內，以便在某些線段突然轉入常態提供一個低阻傍路此外,包套在防止磁力線躍進方面也是重要的。換言之，為了釋低損耗和提高穩定性，必須使用適宜的基本材料。選定基體材料取決於互相矛盾的要求。威爾遜及其同事的理論表明，採用高導電性的基體允許利用較細的線，但其多股電纜則必須進行較為緊密地螺旋形扭轉。德國人認為，選用高導電性的無氧銅來作超導材料NbTi合金的基體材料的主要原因是當局部地方因溫度升高而使超導狀態出現瞬時擾動時，運輸電流可移至基體內，讓已出現的焦耳熱可 以保持在充分小的程度。然而，也有人指出，具有良好穩定化性能的銅卻始終未能充分限制感應電流。
鋁基體較銅基體的特點
1.在任何磁場強度下，高純鋁的電阻率均比無氧銅低。必須指出,在較高場強下，它就更有意義了。因為鋁的電阻率較低，在用鋁作基體時，由於分流作用而減少了焦耳熱，並且控制了對磁場的擾動。
2.高純鋁的導熱率至少比無氧銅好一個數量級，這就減少了線圈的局部溫升；
3.鋁的單位體積的熱容比銅小，因而鋁的冷卻能量可以比銅小64%；若穩定條件，則鋁的需熱量就比銅小，從而降低了冷卻成本。
4.鋁的密度僅為銅的三分之一因為鋁的用量減少了，所以磁體的重量就減輕了四分之一。這樣，可以使得超導磁體的套用領域更加廣泛，例如用作航空磁體和懸浮磁體等。
5.高純鋁在室溫下有自身退火的特性，這能消除在繞制線一圈時因應力產生的電阻。
6.鋁的表面可以陽極氧化絕緣，它的優點是絕緣層與導體等觸良好，機械強度亦高；它的厚度比用有機物絕緣薄,不易破裂，其熱導也比有機絕緣物好，如果從厚度及熱導率兩方面考慮，線圈的熱導率可以提高二、三倍多高。
