《高性能Nb3Al超導材料的製備及成相特徵與性能研究》是依託西南交通大學，由張勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高性能Nb3Al超導材料的製備及成相特徵與性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張勇
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Nb3Al超導線材在未來磁約束核聚變堆和其它高磁場磁體中具有廣闊的套用前景，Nb3Al超導材料的製備技術及其低溫、力學、電磁學性能的研究是實現其套用的關鍵。本項目擬在現有Nb3Al超導材料製備技術的基礎上，探索一系列新的製備技術如電弧冶煉法、磁控濺射法、熱等靜壓法、電解還原和滲透法、自蔓延高溫合成法、真空蒸鍍法等，通過調整反應工藝參數並結合摻雜工藝獲得一系列不同結構和性能的Nb3Al超導材料。對所獲得的Nb3Al超導材料的相結構、化學成分、超導性能、電磁性能及力學性能等進行全面表征，通過研究組成、晶體結構與超導性能、電磁性能和力學性能的關聯，以及晶體結構、性能與製備工藝參數的關聯，重點探討Nb3Al超導材料的成相特徵，歸納、總結系統的物理規律特性與結構相圖，獲得最佳化Nb3Al超導線材的製備工藝，以解決Nb3Al超導材料在磁約束核聚變堆磁體套用中存在的關鍵基礎性問題。
結題摘要
Nb3Al超導材料在未來磁約束核聚變堆和其它高磁場磁體中具有廣闊的套用前景，與Nb3Al超導線材及磁體相關材料製備技術及其低溫、力學、電磁學性能研究是實現其套用的關鍵。本項目擬在現有Nb3Al超導線材製備技術的基礎上，開展Nb3Al 超導線材料的設計、加工和熱處理等一系列關鍵技術研究，進行Nb3Al 超導線材料的結構設計與最佳化，利用熱分析儀、低高溫X-射線衍射儀、x-光電子能譜、多功能物性測試儀、掃描電鏡等多種實驗手段, 全面地研究Nb3Al超導材料的相結構、化學成分、電阻、磁性能及磁通釘扎等組成、結構和性能,重點探討材料微觀結構和性能的穩定性, 及二者與超導及電磁性能的相互關係，歸納、總結系統的物理規律特性與結構相圖，並解決Nb3Al超導材料在磁約束核聚變堆磁體套用中存在的關鍵基礎性問題,最佳化Nb3Al超導線材的製備工藝。通過研究Nb3Al成相規律與微觀結構、缺陷態控制機理、研究其微觀結構與超導和力學性能的關聯，逐步對Nb3Al超導材料的高場特性和磁通釘扎機理有了較為深入的認識。我們發現，高純Nb3Al的獲得可以有多種途徑，除了傳統的高溫成相途徑外，通過機械合金化也可以獲得較為純淨的超導相。此外，利用元素摻雜也可以顯著降低該體統的成相溫度，從而降低製備成本。然而，各種不同的途徑獲得的材料其性能在高場下顯著不同：即結構上的純相併不能保證在高場下獲得相同的性能，而局部結構和成分的差異起著十分關鍵的作用。這些發現為調控Nb3Al在高場下的超導性能指明了方向。
