高能球磨法制備Nb3(Al,Ge)超導(dǎo)體.pdf

1、目前很多科學(xué)家們寄希望于利用Nb3Al代替ITER計(jì)劃中的主要應(yīng)用超導(dǎo)材料Nb3Sn，兩者同屬A15相，具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，而且Nb3Al的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度（Tc）可達(dá)18.9K，上臨界磁場(chǎng)可達(dá)32 T(4.2K)，而且臨界電流密度達(dá)到1000A/mm2(16T，4.2K)。更重要的是，在較大的應(yīng)力作用下，Nb3Al仍具有較好的電流傳輸特性。有了這些特性Nb3Al將很有可能大規(guī)模應(yīng)用于未來大型超導(dǎo)磁體如磁約束聚變堆等。但是由于穩(wěn)定化學(xué)計(jì)

2、量比的Nb3Al只能在極高的溫度(≥1800℃)才能獲得，所以Nb3Al的制備變得十分困難。機(jī)械合金化法不僅可以達(dá)到細(xì)化晶粒的目的，還能有效地控制微觀組織，更重要的是還能在固態(tài)下獲得固溶體或者實(shí)現(xiàn)合金化。機(jī)械合金化法將很有可能實(shí)現(xiàn)Nb3A1的低溫制備。
　　本文利用機(jī)械合金化法工藝對(duì)Nb/Al/Ge粉末進(jìn)行高能球磨，制備出純度較高的Nb3Al和Nb3(Al，Ge)。在前期研究的基礎(chǔ)上對(duì)球磨過程中的成相過程進(jìn)行分析，對(duì)燒結(jié)溫度、燒結(jié)

3、升溫速率、燒結(jié)環(huán)境等多個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。隨著球磨時(shí)間的增加會(huì)逐漸形成固溶體，繼續(xù)增加球磨時(shí)間固溶相會(huì)被破壞而形成無定形相，期間Nb的衍射峰逐漸變得寬而緩。然后對(duì)球磨樣品進(jìn)行燒結(jié)得到超導(dǎo)相。對(duì)于純樣我們發(fā)現(xiàn)在球磨時(shí)間過長時(shí)會(huì)出現(xiàn)氮化物以及Nb2Al等雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)將直接影響樣品的超導(dǎo)電性。球磨過程中的演變大致為(Nb+Al)→Nb(Al)ss+Nb+Al→Nb(Al)ss→amorphous+Nb2N。我們確定了球磨時(shí)間為1h更利于N