《鐵基超導材料原位燒結織構形成機制及其載流能力研究》是依託天津大學，由馬宗青擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵基超導材料原位燒結織構形成機制及其載流能力研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬宗青
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵基超導材料因其較高的超導轉變溫度和優異的上臨界場，在高磁場領域有很廣闊的套用前景。但目前製備的鐵基超導材料的載流能力都比較低，遠遠達不到實用要求。如何提高鐵基超導材料的載流能力成為超導領域的研究熱點。由於鐵基超導體中存在晶界弱連線現象，在鐵基超導材料中形成一定的織構可以降低晶粒間取向差，從而達到顯著提高其載流能力的目的。據此，本項目提出在鐵基超導材料原位燒結過程中添加合適燒結助劑，簡便、有效地形成超導織構的構想。擬在澄清鐵基超導材料燒結成相動力學機制的基礎上，選取合適的燒結助劑，在燒結過程中引入低溫活性液相，促進超導相形成與溶解，然後通過溫度和濃度等工藝參數的控制，重新析出形成晶間連線良好的超導相織構。本項目的成功實施有望大幅提高鐵基超導材料的載流能力，同時也可以獲得鐵基超導材料中燒結成相機理以及微觀組織結構與超導性能之間的一般規律，為進一步合成具有更佳超導性能的鐵基超導材料提供參考。
結題摘要
鐵基超導材料因其較高的超導轉變溫度和優異的上臨界場，在高磁場領域有很廣闊的套用前景。但目前製備的鐵基超導材料的載流能力都比較低，遠遠達不到實用要求。如何提高鐵基超導材料的載流能力成為超導領域的研究熱點。由於鐵基超導體中存在晶界弱連線現象，在鐵基超導材料中形成一定的織構可以降低晶粒間取向差，從而達到顯著提高其載流能力的目的。據此，本項目闡明了鐵基超導材料、尤其是“11”型鐵基超導材料燒結過程中成相動力學機制以及晶體生長機理，並通過燒結工藝參數最佳化大大改善了其超導性能；確定了多種金屬添加劑（如Sn和Mg），能夠顯著影響鐵基超導材料燒結成相過程和微觀組織，促進超導相層狀晶體織構的形成，明顯改善了鐵基超導材料的晶間連線性和載流能力，尤其是其高磁場下的臨界電流密度與未添加金屬的樣品相比提高了一個數量級以上，並且隨磁場增加沒有明顯的衰減，在60000 Oe下仍能達到3×102 A cm−2；初步總結了鐵基超導材料不同微觀組織結構與超導性能之間的一般規律。除此之外，結合當前研究熱點，還進一步開展了11型鐵基超導薄膜的成相機制和組織控制的研究。通過厚度調整和金屬層覆蓋在FeSe膜中引入了電子摻雜，從而改變了超導薄膜的載流子濃度，有效最佳化了超導電性，其中最高超導轉變溫度達到了16.2K。在以上研究的基礎上，製備出了兩種高載流的FeSe0.5Te0.5超導塊材樣品和一種高質量的FeSe超導薄膜，培養研究生4名，發表SCI檢索高水平論文13篇，獲得國家授權專利3項。本項目相關研究結果為製備高載流的鐵基超導線材和帶材奠定了較好的基礎，尤其是金屬摻雜和金屬覆層處理開闢了一條新的提高鐵基超導性能的途徑，並為探明鐵基超導機制提供了有價值的線索。
