FeAs-122超導線帶材臨界電流及磁通動力學研究

《FeAs-122超導線帶材臨界電流及磁通動力學研究》是依託中國科學院電工研究所，由董持衡擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：FeAs-122超導線帶材臨界電流及磁通動力學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：董持衡
• 依託單位：中國科學院電工研究所

項目摘要

鐵基超導體的發現不僅是材料學上的重大突破，更為超導套用的發展帶來新的契機。經過五年的研究，熱壓處理的FeAs-122線帶材在4.2K，10T下嬸微的臨界電流密度已經達到達糊巴10^5 A/cm2。但是，鐵基超導線帶材中仍然存在不少材料方面的問題亟待解決，如：超導相不均勻，存在雜相、孔洞和微裂紋。另外，FeAs-122線帶材中磁通運動及磁通釘扎機制尚不清楚棵腳欠。本項目擬通過新工藝製備FeAs-122先驅粉，改善超導相的均勻性，從而提高線帶材臨界電流密度。在此基礎上針對線帶材中磁通釘扎機制及磁通動力學展開系統研究，建立FeAs-122線帶材的混合態相圖；分析高場載流能力與磁通釘扎之間的關係，闡釋熱壓、冷壓法提高線帶材臨界電流密度的內在機制。通過上述研究，試圖為進一步提高FeAs-122超導線帶材臨界電流密度提供理論支持。

結題摘要

鐵基超導材料具有優異的高場性能，有望得到大規模套用。但由於其塑性加工困難，粉末裝管法成為製備超導線帶材的首選途徑。經過多年研究，鐵基超導線帶材的高場載流能力逐步提升，但仍然存在許多問題尚未解決。本課題針對傳統鐵基前驅粉製備工藝中的不足，提出兩步法，製備出高純度、高均勻性的鐵基超導前驅粉，極大提升了鐵基超導線帶材的載流能力。為了進一步研究影響線帶材臨界電流密度的內在因素，我們對高性能鐵基線帶材的磁通釘扎機制及磁通動力學行為進行了分析，發現晶界、位錯等面缺陷為主要的釘扎來源，提供了較強的磁通釘扎力棄煉謎，使得線帶材在低中溫區具有較小的磁通弛豫率。但隨著磁場、溫度增加，磁通弛豫率突然增大，磁通進入塑性流動區域。根據以上結果，我們總結了鐵茅舉格基超導帶材的磁通相圖，提出減小晶粒以及引入點釘扎的方法有望進一步提高臨界電流密度。我們還通過比熱測量研究了鐵基超導線帶材中超導相的均勻性，發現了摻雜類超導體的臨界電流隨超導相均勻性變化的一般規律。在以上滲危邀備研究的基礎上，我們不僅將熱壓工藝套用到銅包套鐵基酷驗照坑帶材製備之中，降低了生產成本，還最佳化了鐵基超導線帶材的超導芯結構及冷加工工藝，製備出世界上首根百米級鐵基超導長線。該項目的研究成果不僅為鐵基超導線帶材規模化製備奠定了基礎，還為進一步提高鐵基超導線帶材臨界電流密度提供了理論指導。